KR20240039043A - 전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치 - Google Patents

전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치 Download PDF

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KR20240039043A
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쳉화 푸
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Abstract

본 출원의 실시예는 전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치를 제공한다. 전극 어셈블리는 정극 시트, 부극 시트 및 정극 시트와 부극 시트를 격리시키기 위한 격리 어셈블리를 포함한다. 격리 어셈블리는 베이스 영역 및 베이스 영역에 연결되는 보강 영역을 포함하고, 보강 영역의 두께는 베이스 영역의 두께보다 크다. 보강 영역의 적어도 일부는 인접한 정극 시트와 부극 시트 사이에 위치한다. 보강 영역은 부극 시트의 리튬이 쉽게 석출되는 위치에 대응될 수 있고, 이에 따라 부극 시트에서 리튬이 석출될 때, 보강 영역은 정극 시트와 부극 시트를 효과적으로 분리시킬 수 있어, 리튬 덴드라이트가 격리 어셈블리를 관통하는 위험을 줄이고, 수명 및 안전성을 향상시킨다. 보강 영역에 비해, 베이스 영역은 비교적 얇은 두께를 가질 수 있으며, 이에 의해 격리 어셈블리의 사용량을 줄일 수 있고, 비용을 절감하며, 전극 어셈블리의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.

Description

전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치
본 출원은 2021년 09월 10일에 출원된 “전극 어셈블리 및 이와 관련된 전지 셀, 전지, 장치 및 제조 방법” 이라는 명칭의 중국 특허 출원 제202111062600.7호의 우선권을 주장하며, 해당 출원의 모든 내용은 인용을 통해 본문에 통합된다.
본 출원은 전지 기술 분야에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치에 관한 것이다.
전지 셀은 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 축전지차, 전기 자동차, 전기 비행기, 전기 선박, 전기 장난감 자동차, 전기 장난감 선박, 전기 장난감 비행기 및 전동 도구 등과 같은 전자 장비에 광범위하게 사용된다. 전지 셀은 니켈 카드뮴 전지 셀, 니켈 수소 전지 셀, 리튬 이온 전지 셀 및 이차 알칼리성 아연 망간 전지 셀 등을 포함할 수 있다.
전지 기술의 발전에 있어서, 전지 셀의 안전성을 어떻게 향상시킬것인가는 전지 기술 중의 하나의 연구 방향이다.
본 출원은 안전성을 향상시킬 수 있는 전극 어셈블리, 전지 셀, 전지 및 전력 소비 장치를 제공한다.
제1 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 전극 어셈블리를 제공하는 바, 해당 전극 어셈블리는 정극 시트, 부극 시트 및 정극 시트와 부극 시트를 격리시키기 위한 격리 어셈블리를 포함한다. 격리 어셈블리는 베이스 영역 및 베이스 영역에 연결되는 보강 영역을 포함하고, 보강 영역의 두께는 베이스 영역의 두께보다 크다. 보강 영역의 적어도 일부는 인접한 정극 시트와 부극 시트 사이에 위치한다.
상술한 기술적 해결수단에서, 보강 영역은 부극 시트의 리튬이 쉽게 석출되는 위치에 대응될 수 있고, 이에 따라 부극 시트에서 리튬이 석출될 때, 보강 영역은 정극 시트와 부극 시트를 효과적으로 분리시킬 수 있어, 리튬 덴드라이트가 격리 어셈블리를 관통하는 위험을 줄여, 수명 및 안전성을 향상시킨다. 보강 영역에 비해, 베이스 영역은 비교적 얇은 두께를 가질 수 있으며, 이에 따라 격리 어셈블리의 사용량을 줄일 수 있어, 비용을 절감하고, 전극 어셈블리의 에너지 밀도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 보강 영역의 두께는 2μm~100μm이다.
보강 영역의 두께가 얇을수록, 전극 어셈블리의 에너지 밀도는 높아지지만, 보강 영역이 리튬 덴드라이트에 의해 관통될 위험도 높아진다. 보강 영역의 두께가 두꺼울수록, 전극 어셈블리의 에너지 밀도가 낮아지지만, 보강 영역이 리튬 덴드라이트에 관통될 위험도 낮아져, 전극 어셈블리의 안전성이 높아진다. 상술한 기술적 해결수단은 보강 영역의 두께를 2μm~100μm로 제한함으로써, 전극 어셈블리의 에너지 밀도와 안전성의 균형을 이룰 수 있다.
일부 실시예에서, 정극 시트, 격리 어셈블리 및 부극 시트는 권취되어 절곡 영역을 형성하고, 보강 영역의 적어도 일부는 절곡 영역에 설치된다.
상술한 기술적 해결수단은 보강 영역의 적어도 일부를 리튬이 쉽게 석출되는 절곡 영역에 설치함으로써, 절곡 영역에서 리튬 석출이 일어나더라도, 보강 영역은 리튬 덴드라이트를 차단할 수 있어, 정극 시트와 부극 시트가 도통되는 확률을 감소시켜, 단락의 위험을 효과적으로 줄여, 전극 어셈블리의 사용 수명 및 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트는 절곡 영역에 위치하며 보강 영역에 인접한 제1 절곡부를 포함하고, 부극 시트는 제1 절곡부에 인접한 제2 절곡부를 포함한다. 보강 영역은 복수의 절곡층을 포함하고, 복수의 절곡층은 절곡 영역에 위치하며 제1 절곡부와 제2 절곡부 사이에 적층된다.
상기 기술적 해결수단에서, 복수의 절곡층은 제2 절곡부에서 리튬이 석출될 때 리튬 덴드라이트를 차단할 수 있어, 리튬 덴드라이트가 제1 절곡부에 접촉하는 위험을 줄여, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 절곡부의 적어도 내측에는 보강 영역 및 제2 절곡부가 설치되어 있다.
제1 절곡부의 내측에 위치하는 제2 절곡부의 곡률은 제1 절곡부의 곡률보다 크므로, 제2 절곡부는 절곡되는 과정에서 활물질의 탈락이 더 쉽게 발생하는 바, 즉, 제1 절곡부 내측의 제2 절곡부에서 리튬 석출이 더 쉽게 발생한다. 상술한 기술적 해결수단의 보강 영역은 제1 절곡부와 제1 절곡부의 내측에 위치하는 제2 절곡부를 이격시킬 수 있으며, 제2 절곡부에서 리튬이 석출되더라도, 리튬 덴드라이트가 보강 영역을 관통할 확률을 감소시킬 수 있으므로, 단락의 위험을 줄여, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 절곡부는 제1 집전부 및 제1 집전부의 표면에 설치되는 제1 활물질층을 포함하고, 제1 활물질층의 두께는 h1이다. 제2 절곡부는 제2 집전부 및 제2 집전부의 표면에 설치되는 제2 활물질층을 포함하고, 제2 활물질층의 두께는 h2이며, 절곡층의 두께는 h3이고, 제2 집전부의 두께는 h4이다. 제1 절곡부의 두께 방향에서, 제1 절곡부와 제2 절곡부 사이의 최대 간격은 X이다. 제1 절곡부와 제2 절곡부 사이에 위치하는 절곡층의 층수는 Y이며, Y는 1보다 큰 양의 정수이다. 제1 활물질층의 단위 면적당 활물질 용량은 A1이며, 제2 활물질층의 단위 면적당 활물질 용량은 A2이고, A2/A1≥1이다. h1, h2, h3, h4, X및 Y는,
를 충족시킨다.
보강 영역의 절곡층의 층수가 적을수록, 리튬 덴드라이트가 보강 영역을 관통할 위험이 높아지고, 보강 영역의 절곡층의 층수가 많을수록, 격리 어셈블리의 구조는 복잡해지며, 전극 어셈블리의 에너지 밀도는 낮아진다. 상술한 기술적 해결수단은 상술한 공식에 따라 절곡층의 층수를 설정하여, 전극 어셈블리의 안전성과 에너지 밀도의 균형을 이룰 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 절곡부는 제1 집전부 및 제1 집전부의 표면에 설치된 제1 활물질층을 포함하고, 제1 활물질층의 두께는 h1이다. 제2 절곡부는 제2 집전부 및 제2 집전부의 표면에 설치된 제2 활물질층을 포함하고, 제2 활물질층의 두께는 h2이며, 절곡층의 두께는 h3이고, 제2 집전부의 두께는 h4이다. 제1 절곡부의 두께 방향에서, 제1 절곡부와 제2 절곡부 사이의 최대 간격은 X이다. 제1 절곡부와 제2 절곡부 사이에 위치하는 절곡층의 층수는 Y이며, Y는 1보다 큰 양의 정수이다. 제1 활물질층의 단위 면적당 활물질 용량은 A1이며, 제2 활물질층의 단위 면적당 활물질 용량은 A2이고, A2/A1＜1이다. h1, h2, h3, h4, X및 Y는,
을 충족시킨다.
상술한 기술적 해결수단에서, 상술한 공식에 따라 절곡층의 층수를 설정하여, 전극 어셈블리의 안전성과 에너지 밀도의 균형을 이룰 수 있다.
일부 실시예에서, h3의 값은 1μm~20μm이며, 전극 어셈블리의 안전성과 에너지 밀도의 균형을 이룰 수 있다.
일부 실시예에서, X의 값은 10μm ~5000μm이다.
일부 실시예에서, 정극 시트는 권취 방향을 따라 설치되는 복수의 정극 절곡부를 포함하고, 적어도 정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부는 제1 절곡부로 설치된다.
정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부의 곡률은 크고, 충전 시에는, 정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부에 인접한 부극 시트에서 리튬 석출이 일어나기 더 쉽다. 상술한 기술적 해결수단은 정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부를 제1 절곡부로 설치하여, 보강 영역이 정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부를 리튬 덴드라이트로부터 효과적으로 격리시킬 수 있어, 단락의 위험을 줄이고, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부도 제1 절곡부로 설치된다.
상술한 기술적 해결수단은 정극 시트의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부를 제1 절곡부로 설치하여, 보강 영역이 정극 시트의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부를 리튬 덴드라이트로부터 효과적으로 격리시킬 수 있어, 단락의 위험을 줄이고, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부의 내측에 위치하는 보강 영역의 총 두께는 T1이고, 정극 시트의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부의 내측에 위치하는 보강 영역의 총 두께는 T2이며, T1≥T2이다.
상술한 기술적 해결수단은 T1≥T2가 되도록 하여, 정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부와 리튬 덴드라이트가 도통되는 위험을 줄여, 전지 셀의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 절곡부의 양측에는 모두 보강 영역 및 제2 절곡부가 설치되어 있고, 제1 절곡부의 내측에 위치하는 보강 영역의 총 두께를 제1 절곡부 외측에 위치하는 보강 영역의 총 두께보다 크거나 같도록 하여, 제1 절곡부와 리튬 덴드라이트가 도통되는 위험을 줄여, 전지 셀의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트는 권취 방향을 따라 설치되는 복수의 정극 절곡부를 포함하고, 적어도 정극 시트의 마지막 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부는 제1 절곡부로 설치되어, 정극 시트의 마지막 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부와 리튬 덴드라이트가 도통되는 위험을 줄여, 전지 셀의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트, 격리 어셈블리 및 부극 시트는 권취되어 평탄 영역을 더 형성하고, 평탄 영역은 절곡 영역에 연결된다. 베이스 영역의 적어도 일부는 평탄 영역에 설치된다.
평탄 영역에 위치하는 정극 시트와 부극 시트는 모두 평탄한 상태이고, 평탄 영역의 활물질은 쉽게 탈락되지 않으며, 평탄 영역에 위치하는 부극 시트에서는 리튬 석출이 쉽게 일어나지 않으므로, 상술한 기술적 해결수단에서 베이스 영역을 평탄 영역에 설치해도, 정극 시트와 부극 시트 사이의 절연성을 개선할 수 있으며, 단락의 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 보강 영역 및 베이스 영역은 모두 복수로 설치되고, 복수의 보강 영역과 복수의 베이스 영역은 권취 방향을 따라 교대로 설치된다.
상술한 기술적 해결수단에서, 복수의 보강 영역은 정극 시트의 복수의 정극 절곡부에 각각 대응되어, 정극 시트의 복수의 정극 절곡부에 단락이 발생하는 위험을 줄여, 안전성을 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 권취 방향을 따라, 복수의 보강 영역의 두께는 내부에서 외부로 점차 감소된다.
권취 방향을 따라, 정극 시트의 내부에서 외부로의 정극 절곡부의 곡률은 점차 감소되고, 리튬 덴드라이트와 접촉하는 위험도 점차 낮아진다. 상술한 기술적 해결수단은 단락의 위험이 높은 영역에서 보강 영역의 두께를 증가시키고, 단락의 위험이 낮은 영역에서 보강 영역의 두께를 감소시킴으로써, 안전성을 향상시킬 수 있고, 격리 어셈블리의 사용량을 절약한다.
일부 실시예에서, 권취 방향을 따라, 인접한 보강 영역의 두께 차이는 0.5μm~10μm이다.
일부 실시예에서, 보강 영역은 다층 구조로 설치되고, 베이스 영역은 단층 구조로 설치된다.
상술한 기술적 해결수단에서, 두께가 동일한 전제하에서, 단층 구조를 갖는 보강 영역에 비해, 다층 구조를 갖는 보강 영역은 리튬 덴드라이트를 더 효과적으로 차단할 수 있으며, 단락의 위험을 줄이고, 안전성을 향상시킨다. 강도 요구를 만족시키는 전제하에서, 단층 구조를 갖는 보강 영역에 비해, 다층 구조를 갖는 보강 영역은 비교적 얇은 두께를 사용할 수 있으므로, 이에 따라 격리 어셈블리의 사용량을 줄일 수 있어, 전극 어셈블리의 에너지 밀도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 격리 어셈블리는 정극 시트와 부극 시트를 절연 격리시키기 위한 제1 격리층 및 적어도 일부는 정극 시트와 부극 시트 사이에 위치하고 제1 격리층과 적층되는 제2 격리층을 포함한다. 제1 격리층의 제2 격리층과 중첩되는 영역과 제2 격리층은 격리 어셈블리의 보강 영역을 형성하고, 제1 격리층의 제2 격리층과 중첩되지 않는 영역은 베이스 영역을 형성한다.
상술한 기술적 해결수단에서, 전극 어셈블리에 제2 격리층을 별도로 부가하여, 격리 어셈블리에 두께가 두꺼운 보강 영역을 형성함으로써, 리튬 석출로 인한 단락의 위험도를 줄여, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제2 격리층의 두께는 제1 격리층의 두께보다 작거나 같다.
상술한 기술적 해결수단에서, 제1 격리층과 제2 격리층은 다층 보호의 기능을 일으킬 수 있으므로, 추가된 제2 격리층의 두께는 제1 격리층의 두께보다 두껍지 않을 수 있어, 제2 격리층의 사용량을 줄인다.
일부 실시예에서, 제1 격리층과 제2 격리층의 적층 방향에서, 제2 격리층의 적어도 일부는 제1 격리층과 분리되어 설치된다.
제1 격리층이 리튬층에 의해 가압되어 인장될 때, 제2 격리층의 제1 격리층과 분리되는 부분은 제1 격리층으로부터의 영향을 덜 받아, 제2 격리층의 인장 정도가 작으며, 결함이 발생할 위험이 낮다. 상술한 기술적 해결수단은 리튬 덴드라이트가 제1 격리층과 제2 격리층을 관통하는 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있어, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트, 격리 어셈블리 및 부극 시트는 권취되어 절곡 영역 및 평탄 영역을 형성하고, 평탄 영역은 절곡 영역에 연결된다. 제2 격리층의 일부는 절곡 영역에 위치하고, 제2 격리층의 다른 일부는 평탄 영역에 위치한다. 절곡 영역에서, 제2 격리층과 제1 격리층은 분리되어 설치된다. 평탄 영역에서, 제2 격리층은 제1 격리층에 부착되어 있다.
상술한 기술적 해결수단에서, 절곡 영역에서 리튬 석출 위험이 높기 때문에, 절곡 영역의 제2 격리층을 제1 격리층과 분리되게 설치하면, 리튬 덴드라이트가 제1 격리층과 제2 격리층을 관통할 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있어, 안전성을 향상시킨다. 평탄 영역에서 제2 격리층은 제1 격리층에 부착되어, 권취 방향을 따른 제2 격리층의 이동 폭을 감소시킬 수 있어, 제2 격리층의 위치가 어긋나는 위험을 줄인다.
일부 실시예에서, 제2 격리층은 제1 격리층의 단부를 절첩되어 형성된다.
상술한 기술적 해결수단에서, 제2 격리층이 직접 제1 격리층의 단부로부터 연장되도록 하여, 제2 격리층을 별도로 추가하거나 고정할 필요가 없으므로, 권취 과정이 더 간편하고, 전극 어셈블리의 일체성이 더 양호하다.
일부 실시예에서, 정극 시트, 격리 어셈블리 및 부극 시트는 권취되어 설치되고, 전극 어셈블리는 권취 방향을 따른 시작 구간을 포함하며, 제1 격리층의 단부는 시작 구간에 위치한다.
상술한 기술적 해결수단에서, 제2 격리층은 시작 구간에서 권취 방향을 따라 연장되고 정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부를 경과하여, 리튬 덴드라이트가 제1 격리층과 제2 격리층을 동시에 관통하여 정극 시트의 정극 절곡부에 접촉하는 위험을 줄일수 있어, 안전성을 향상시키며, 제2 격리층이 연장되어야 하는 길이를 줄일 수도 있어, 사용량을 절약하고 비용을 절감할 수 있다.
일부 실시예에서, 정극 시트, 격리 어셈블리 및 부극 시트는 권취되어 절곡 영역을 형성하고, 절곡 영역은 권취 방향을 따라 시작 구간에 가까운 제1 절곡 부위를 포함하며, 제1 절곡 부위에는 제1 격리층과 제2 격리층이 설치되어 있고, 제2 격리층은 제1 격리층의 단부로부터 연장되어 제1 절곡 부위를 초과한다.
상술한 기술적 해결수단에서, 제1 절곡 부위에서, 정극 시트와 부극 시트가 절곡되는 곡률이 가장 크고, 충전 시, 부극 시트에서 리튬 석출이 발생할 위험이 가장 높다. 제2 격리층은 연장되어 제1 절곡 부위를 초과하고, 제1 격리층과 제2 격리층은 적어도 리튬 석출 문제가 가장 쉽게 나타나는 제1 절곡 부위를 보호할 수 있는 동시에 제2 격리층의 사용을 절약할 수도 있어, 비용을 절감하는 동시에 전극 어셈블리의 안전성과 사용 수명을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트, 격리 어셈블리 및 부극 시트는 권취되어 절곡 영역을 형성한다. 절곡 영역은 권취 방향을 따라 설치되는 복수의 절곡 부위를 포함하며, 전극 어셈블리는 복수의 제2 격리층을 포함하고, 제1 격리층 및 복수의 제2 격리층은 복수의 절곡 부위 중 적어도 하나에 설치된다.
상술한 기술적 해결수단에서, 복수의 절곡 부위 중의 일부 또는 전부의 위치에 제2 격리층을 설치하여, 절곡 부위가 단략될 위험을 효과적으로 줄일 수 있어, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 권취 방향을 따라, 복수의 제2 격리층은 이격되어 설치된다.
상술한 기술적 해결수단은 제2 격리층의 설치 방식을 더 유연하게 할 수 있는 바, 즉 제2 격리층을 격리층의 층수를 증가시켜야 하는 위치에 임의로 설치할 수 있으며, 동시에 격리층의 층수의 추가가 불필요한 위치에 제2 격리층을 추가함으로써 초래되는 낭비를 줄일 수도 있어, 에너지 밀도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 전극 어셈블리는 권취 방향을 따른 시작 구간을 포함한다. 복수의 절곡 부위는 제1 절곡 부위와 제2 절곡 부위를 포함하고, 권취 방향을 따라, 제1 절곡 부위는 제2 절곡 부위에 비해 시작 구간과 더 가깝다. 제1 절곡 부위에 설치된 제2 격리층의 두께는 제2 절곡 부위에 설치된 제2 격리층의 두께보다 크다.
상술한 기술적 해결수단은 더 쉽게 단락되는 제1 절곡 부위에 대해 보호를 강화하여, 안전성을 향상시키고, 또한 제2 격리층의 사용량을 절약할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 격리층은 자체의 두께 방향을 따른 두 개의 면을 포함하고, 복수의 제2 격리층은 제1 격리층의 동일한 면에 위치하며, 제1 격리층이 인장될 때, 제2 격리층이 정극 시트와 부극 시트 사이의 간격에 대한 영향을 감소시켜, 리튬 석출의 위험을 줄이고, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 복수의 제2 격리층은 제1 격리층의 표면에 접착되어 있어, 제2 격리층이 전극 어셈블리의 충방전 과정에서 위치 편이가 발생하는 위험을 줄여, 제2 격리층의 격리 효과를 확보할 수 있다.
제2 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 전지 셀을 제공하는 바, 해당 전지 셀은 하우징 및 제1 양태에 따른 임의의 실시예에 따른 전극 어셈블리를 포함하고, 전극 어셈블리는 하우징 내부에 수용되어 있다.
제3 양태에 따르면, 본 출원의 실시예에서는 전지를 제공하는 바, 해당 전지는 복수의 제2 양태에 따른 전지 셀을 포함한다.
제4 양태에 따르면, 본 출원의 실시예는 전력 소비 장치를 제공하는 바, 해당 전력 소비 장치는 제2 양태에 따른 전지 셀을 포함하고, 전지 셀은 전기 에너지를 제공하기 위한 것이다.
본 출원 실시예의 기술적 해결책을 보다 명확하게 설명하기 위해, 이하에서는 본 출원 실시예에서 사용될 도면을 간단히 소개하는 바, 물론 이하에서 설명되는 도면은 단지 본 출원의 일부 실시예에 불과하며, 당업자라면 창조적 노력 없이도 첨부된 도면을 기반으로 다른 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 구조 모식도이다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 분해 모식도이다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 분해 모식도이다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리의 구조 모식도이다.
도 5는 도 4에 도시된 전극 어셈블리의 부분 확대 모식도이다.
도 6은 도 5의 프레임 P부분의 확대 모식도이다.
도 7은 도 4에 도시된 전극 어셈블리가 권취되기 전의 구조 모식도이다.
도 8은 도 7에 도시된 격리 어셈블리의 구조 모식도이다.
도 9는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리의 격리 어셈블리가 권취되기 전의 구조 모식도이다.
도 10은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리의 구조 모식도이다.
도 11은 도 10에 도시된 전극 어셈블리의 부분 확대 모식도이다.
도 12는 도 10에 도시된 전극 어셈블리가 권취되기 전의 구조 모식도이다.
도 13은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리가 권취되기 전의 구조 모식도이다.
도 14는 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리의 구조 모식도이다.
본 출원의 실시예의 목적, 기술적 해결책 및 이점을 보다 명확하게 하기 위하여, 이하에서는 본 출원의 실시예의 도면을 참조하여 본 출원의 실시예에 있어서의 기술적 해결책에 대해 명확하고 완정하게 설명한다. 당연히, 설명되는 실시예들은 본 출원의 일부 실시예로서, 전부의 실시예가 아니다. 본 출원의 실시예에 기초하여, 당업자가 창조적인 노력 없이 획득한 모든 기타 실시예는 모두 본 출원의 보호 범위에 속한다.
별도로 정의되지 않는 한, 본 출원에 사용되는 모든 기술 용어와 과학 용어는 본 출원의 기술 분야에 속하는 당업자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일하며, 본 출원의 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위한 것이며, 본 출원을 한정하기 위한 것이 아니다. 본 출원의 명세서와 청구의 범위 및 상기 도면의 설명에 사용되는 용어 “포함”, “구비” 및 그들의 모든 변형은 배타적이 아닌 포함을 포괄하기 위한 것이다. 본 출원의 명세서와 청구의 범위 또는 상기 도면에 있어서의 용어 “제1” “제2” 등은 서로 다른 대상을 구별하기 위한 것으로, 특정의 순서 또는 주종 관계를 설명하기 위한 것이 아니다.
본 출원의 설명에서, 이해해야 할 것은, 용어 “중심”, “가로방향”, “길이”, “폭”, “상”, “하”, “전”, “후”, “좌”, “우”, “수직”, “수평”, “상단”, “저부”, “내”, “외”, “축방향”, “반경방향”, “원주방향” 등이 나타내는 방향 또는 위치 관계는 도면에 도시된 방향 또는 위치 관계에 따른 것으로, 단지 본 출원의 설명의 편의와 설명을 간단화하기 위한 것이며, 언급된 장치 또는 소자가 반드시 특정 방향을 가져야 하고, 특정 방방으로 구성 및 동작되어야 함을 나타내거나 암시하는 것이 아니므로, 본 출원에 대한 한정으로 이해할 수 없다.
본 출원의 설명에 있어서, 설명이 필요한 것은, 별도의 명확한 규정과 한정이 없는 한, “장착”, “서로 연결”, “연결” 및 “부착”이라는 용어는 넓은 의미로 이해되어야 하고, 예를 들어 고정 연결 또는 착탈 가능한 연결일 수 있으며, 또는 일체로 연결될 수도 있고, 직접 연결되거나 중간 매체를 통해 간접적으로 연결될 수도 있으며, 두 요소 내부의 연통일 수도 있다. 당업자에게 있어서, 본 출원에서의 상기 용어들의 구체적인 의미는 구체적인 상황에 따라 이해할 수 있다.
본 명세서에서 “실시예”에 대한 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조, 또는 특성이 본 출원의 적어도 하나의 실시예에 포함될 수 있음을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에서 나타나는 해당 문구는 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 다른 실시예와 상호 배타적인 별개의 또는 대안적인 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 당업자는 본 명세서에 기재된 실시예가 다른 실시예와 조합될 수 있다는 것을 명시적으로 또는 암시적으로 이해해야 한다.
본 명세서에서, “및/또는”이라는 용어는 단지 관련 대상의 관련 관계를 설명하기 위한 것으로, 세가지의 관계가 존재할 수 있다는 것을 나타내며, 예를 들어 A 및/또는 B는, A가 단독으로 존재하는 것, A와 B가 동시에 존재하는 것, B가 단독으로 존재하는 것을 나타낼 수 있다. 또한 본 출원에 있어서, “/”는 일반적으로 앞뒤 관련 대상이 “또는”의 관계임을 나타낸다.
본 출원에서 나타난 “복수”라는 용어는 2개 이상(2개 포함)을 의미하고, 마찬가지로 “복수 그룹”은 2개 그룹 이상(2개 그룹 포함)을 의미하고, “복수 장”은 2장 이상(2장 포함)을 의미한다.
본 출원에서 전지 셀은 리튬 이온 이차 전지 셀, 리튬 이온 일차 전지 셀, 리튬 황 전지 셀, 나트륨 리튬 이온 전지 셀, 나트륨 이온 전지 셀 또는 마그네슘 이온 전지 셀 등을 포함할 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 전지 셀은 원통형, 편평형, 직육면체 또는 기타 형상 등을 가질 수 있으며, 본 출원의 실시예도 이에 한정되지 않는다. 전지 셀은 일반적으로 기둥형 전지 셀, 사각형 전지 셀 및 소프트팩 전지 셀의 세 가지 형태로 패키징이 가능하며, 본 출원의 실시예도 이에 한정되지 않는다.
전지 셀은 전극 어셈블리 및 전해질을 포함하고, 전극 어셈블리는 정극 시트, 부극 시트 및 세퍼레이터를 포함한다. 전지 셀은 주로 정극 시트와 부극 시트 사이에서 금속 이온의 이동에 의해 작동된다. 정극 시트는 정극 집전체 및 정극 활물질층을 포함하고, 정극 활물질층은 정극 집전체의 표면에 코딩되며, 정극 활물질층이 코딩되지 않은 집전체는 정극 활물질층이 코딩된 집전체로부터 돌출되고, 정극 활물질층이 코딩되지 않은 집전체는 정극 탭으로 사용된다. 리튬 이온 전지를 예로 들면, 정극 집전체의 재료는 알루미늄일 수 있고, 정극 활물질은 코발트 산 리튬, 인산 철 리튬, 삼원계 리튬 또는 망간산 리튬 등일 수 있다. 부극 시트는 부극 집전체 및 부극 활물질층을 포함하고, 부극 활물질층은 부극 집전체의 표면에 코팅되며, 부극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 부극 활물질층이 코팅된 집전체로부터 돌출되고, 부극 활물질층이 코팅되지 않은 집전체는 부극 탭으로 사용된다. 부극 집전체의 재료는 구리일 수 있고, 부극 활물질은 탄소 또는 실리콘 등일 수 있다. 높은 전류가 흘러도 퓨징이 발생하지 않도록 하기 위해, 정극 탭은 복수 개이고 또한 서로 적층되며, 부극 탭은 복수 개이고 또한 서로 적층된다. 세퍼레이터의 재질은 PP(폴리프로필렌) 또는 PE(폴리에틸렌) 등일 수 있다. 전극 어셈블리는 권취형 구조 또는 적층형 구조일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 전지 기술의 발전은 에너지 밀도, 사이클 수명, 방전 용량, 충방전 배율 등 성능 파라미터와 같은 여러 측면의 설계 요소를 동시에 고려해야 하고, 또한 전지의 안전성도 고려해야 한다.
본 출원의 실시예에서 언급된 전지는 하나 이상의 전지 셀을 포함하여 더 높은 전압과 용량을 제공하는 단일한 물리적 모듈을 의미한다. 예를 들어, 본 출원에서 언급된 전지는 전지 모듈 또는 전지 팩 등을 포함할 수 있다. 전지는 일반적으로 하나 이상의 전지 셀을 패키징하기 위한 박스 바디를 포함한다. 박스 바디는 액체 또는 다른 이물질이 전지 셀의 충전 또는 방전에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.
세퍼레이터는 전자 절연성을 구비하고, 정극 시트와 부극 시트 사이에 설치되며, 주요 작용은 정극 시트와 부극 시트가 서로 접촉하여, 전극 어셈블리에 내부 단락이 발생하는 것을 방지하는 것이다. 세퍼레이터에는 대량의 관통되는 미세홀이 있어, 전해질 이온의 자유로운 관통를 확보할 수 있으며, 특히, 세퍼레이터는 리튬 이온에 대한 양호한 투과성을 갖는다. 예시적으로, 세퍼레이터는 격리 기재층 및 격리 기재층의 표면에 위치하는 기능층을 포함할 수 있고, 격리 기재층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌 프로필렌 공중합체, 폴리부틸렌테레프탈레이드 등 중의 적어도 하나일 수 있고, 기능층은 세라믹 산화물과 접착제의 혼합물층일 수 있다.
세퍼레이터는 전극 어셈블리에서 매우 중요한 역할을 하는 바, 전극 어셈블리의 단락, 성능 및 수명 저하 등 현상을 직접 초래할 수 있다.
전지 셀은 충전 시, 금속 이온이 정극 활물질층에서 탈리되어 부극 활물질층에 삽입되지만, 일부 이상 상황이 발생하여, 금속 이온의 석출을 초래할 수 있다. 리튬 이온 전지 셀을 예로 들면, 부극 활물질층의 리튬 삽입 공간이 부족하거나, 리튬 이온이 부극 활물질층으로 삽입되는 저항이 너무 크거나 또는 리튬 이온이 정극 활물질층에서 너무 빨리 탈리되는 등 원인으로 인해 탈리된 리튬 이온은 동일한 양으로 부극 시트의 부극 활물질층으로 삽입될 수 없어, 부극 시트에 삽입되지 못한 리튬 이온은 부극 시트 표면에서만 전자를 얻을 수 밖에 없어, 금속 리튬 단체를 형성하는 바, 이것이 바로 리튬 석출 현상이다. 리튬 석출은 전지 셀의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 사이클 수명도 대폭 단축시키며, 전지 셀의 급속 충전 용량을 제한한다. 이외에도, 전지 셀에 리튬 석출이 발생하는 경우, 석출된 리튬 금속은 매우 활발하여, 비교적 낮은 온도에서 전해액과 반응할 수 있어, 전지 셀의 자체 발열 시작 온도(Tonset)의 저하 및 자체 발열 속도의 증가를 초래하여, 전지 셀의 안전에 매우 해롭다. 또한, 리튬 석출이 심할 경우, 탈리된 리튬 이온은 부극 시트의 표면에 리튬층을 형성할 수 있고, 리튬층의 리튬 덴드라이트는 세퍼레이터를 관통하여 인접한 정극 시트와 부극 시트의 단락을 초래하여 안전 우려를 유발할 수 있다.
발명자는 리튬 덴드라이트가 세퍼레이터를 관통하는 위험을 줄이기 위해 세퍼레이터의 전체 두께를 증가시키려고 시도하였다. 그러나 세퍼레이터의 두께를 증가시키면 전극 어셈블리의 에너지 밀도가 감소된다.
발명자는 충방전 과정에서 부극 시트의 일부 영역에서만 심한 리튬 석출이 발생하기 쉽다는 것을 발견하였는 바, 다시 말하자면, 부극 시트의 일부분 영역에서 리튬이 쉽게 석출되지 않거나 약간의 리튬이 석출되면, 이 부분 영역과 대응되는 세퍼레이터는 두껍게 할 필요가 없다.
이를 감안하여, 본 출원의 발명자는 전극 어셈블리를 제출하였는 바, 이는 정극 시트, 부극 시트 및 격리 어셈블리를 포함하고, 격리 어셈블리는 정극 시트와 부극 시트를 격리시키기 위한 것이다. 격리 어셈블리는 베이스 영역 및 베이스 영역에 연결되는 보강 영역을 포함하고, 보강 영역의 두께는 베이스 영역의 두께보다 두껍다. 보강 영역의 적어도 일부는 인접한 정극 시트와 부극 시트 사이에 위치한다. 보강 영역은 부극 시트에서 리튬 석출이 용이한 위치에 대응될 수 있으며, 이에 따라 부극 시트에서 리튬이 석출될 때, 보강 영역은 정극 시트와 부극 시트를 효과적으로 분리시킬 수 있어, 리튬 덴드라이트가 격리 어셈블리를 관통하는 위험을 줄여, 수명 및 안전성을 향상시킨다. 보강 영역에 비해, 베이스 영역은 비교적 얇은 두께를 가질 수 있으며, 이에 따라 격리 어셈블리의 사용량을 줄일 수 있어, 비용을 절감하고, 전극 어셈블리의 에너지 밀도를 향상시킨다.
아래 실시예는 설명의 편의를 위한 것이며, 전력 소비 장치가 차량인 것을 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 출원의 일부 실시예에 따른 차량의 구조 모식도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 내부에는 전지(2)가 설치되어 있고, 전지(2)는 차량(1)의 저부 또는 헤드 또는 후미부에 설치될 수 있다. 전지(2)는 차량(1)에 전력을 공급하는 바, 예를 들면, 전지(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 수 있다.
차량(1)은 컨트롤러(3) 및 모터(4)를 포함할 수 있고, 컨트롤러(3)는 전지(2)가 모터(4)에 전력을 공급하도록 제어하기 위한 것인 바, 예를 들면, 차량(1)의 시동, 내비게이션 및 주행 시의 작동 전력 수요를 위한 것이다.
본 출원의 일부 실시예에서, 전지(2)는 차량(1)의 작동 전원으로 사용될 뿐만 아니라, 차량(1)의 구동 전원으로 사용될 수도 있으며, 연료 또는 천연 가스를 대체 또는 부분적으로 대체하여 차량(1)에 구동 동력을 제공한다.
도 2는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지의 분해 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전지(2)는 박스 바디(5) 및 전지 셀(6)을 포함하고, 전지 셀(6)은 박스 바디(5) 내에 수용된다.
박스 바디(5)는 전지 셀(6)을 수용하기 위한 것으로, 박스 바디(5)는 다양한 구조일 수 있다. 일부 실시예에서, 박스 바디(5)는 제1 박스 바디부(5a) 및 제2 박스 바디부(5b)를 포함할 수 있고, 제1 박스 바디부(5a)와 제2 박스 바디부(5b)는 커버 결합되며, 제1 박스 바디부(5a)와 제2 박스 바디부(5b)는 전지 셀(6)을 수용하기 위한 수용 공간(5c)을 공동으로 형성한다. 제2 박스 바디부(5b)는 일단이 개구된 중공 구조일 수 있고, 제1 박스 바디부(5a)는 판상 구조이며, 제1 박스 바디부(5a)는 제2 박스 바디부(5b)의 개구측에 커버 결합되어, 수용 공간(5c)을 갖는 박스 바디(5)를 형성한다. 제1 박스 바디부(5a) 및 제2 박스 바디부(5b)는 모두 일측이 개구된 중공 구조일 수 있으며, 제1 박스 바디부(5a)의 개구측은 제2 박스 바디부(5b)의 개구측에 덮혀 결합되어, 수용 공간(5c)을 갖는 박스 바디(5)를 형성한다. 물론, 제1 박스 바디부(5a)와 제2 박스 바디부(5b)는 원기둥체, 직육면체 등과 같이 다양한 형태일 수 있다.
제1 박스 바디부(5a)와 제2 박스 바디부(5b)의 연결 후 밀봉성을 향상하기 위해, 제1 박스 바디부(5a)와 제2 박스 바디부(5b) 사이에는 밀봉 부재가 설치될 수도 있는 바, 예컨대, 실란트, 실링 링 등이다.
제1 박스 바디부(5a)가 제2 박스 바디부(5b)의 상단에 커버 결합되면, 제1 박스 바디부(5a)는 상부 박스 커버로 칭할 수 있고, 제2 박스 바디부(5b)는 하부 박스 바디로 칭할 수도 있다.
전지(2)에서, 전지 셀(6)은 복수 개이다. 복수의 전지 셀(6) 사이는 직렬 연결 또는 병렬 연결 또는 혼합 연결될 수 있고, 혼합 연결은 복수의 전지 셀(6) 중에 직렬 연결 및 병렬 연결이 모두 있는 것을 가리킨다. 복수의 전지 셀(6) 사이는 직접 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결될 수 있고, 복수의 전지 셀(6)로 구성된 전체를 박스 바디(5) 내부에 수용할 수 있다. 물론, 복수의 전지 셀(6)을 먼저 직렬 연결하거나 병렬 연결하거나 혼합 연결하여 전지 모듈을 구성할 수도 있으며, 복수의 전지 모듈은 다시 직렬 연결되거나 병렬 연결되거나 혼합 연결되어 하나의 전체를 형성하여, 박스 바디(5) 내에 수용될 수도 있다.
도 3은 본 출원의 일부 실시예에 따른 전지 셀의 분해 모식도이다.
전지 셀(6)은 전지(2)를 구성하는 최소 유닛이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전지 셀(6)은 하우징(20), 전극 어셈블리(10) 및 다른 기능성 부재를 포함하며, 전극 어셈블리(10)는 하우징(20) 내에 수용된다.
일부 실시예에서, 하우징(20)은 엔드 커버(22) 및 케이스(21)를 포함한다.
엔드 커버(22)는 케이스(21)의 개구에 커버 결합되어 전지 셀(6)의 내부 환경을 외부 환경과 격리시키는 부재이다. 한정적인 것이 아니라, 엔드 커버(22)의 형상은 케이스(21)의 형상와 서로 적용되어 케이스(21)에 감합될 수 있다. 선택적으로, 엔드 커버(22)는 일정한 경도 및 강도를 갖는 재질(예컨대 알루미늄 합금)로 제조될 수 있으며, 이에 따라, 엔드 커버(22)는 눌려 부딪힐 경우 쉽게 변형되지 않고, 전지 셀(6)이 더 높은 구조적 강도를 갖도록 하며, 안전성도 다소 향상될 수 있다. 엔드 커버(22)에는 전극 단자(30) 등과 같은 기능성 부재가 설치될 수 있다. 전극 단자(30)는 전지 셀(6)의 전기 에너지를 출력 또는 입력하기 위해 전극 어셈블리(10)에 전기적으로 연결될 수 있다.
일부 실시예에서, 엔드 커버(22)에는 전지 셀(6)의 내부 압력 또는 온도가 임계 값에 도달할 때 내부 압력을 방출하는 압력 방출 기구가 더 설치될 수 있다. 엔드 커버(22)의 재질은 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같은 다양한 재질일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
일부 실시예에서, 엔드 커버(22)의 내측에는 절연 부재가 더 설치될 수 있고, 절연 부재는 케이스(21) 내의 전기적 연결 부재를 엔드 커버(22)와 격리시켜, 단락의 위험을 감소하기 위한 것이다. 예시적으로, 절연 부재는 플라스틱, 고무 등일 수 있다.
케이스(21)는 엔드 커버(22)와 감합하여 전지 셀(6)의 내부 환경을 형성하기 위한 어셈블리로서, 여기서, 형성된 내부 환경은 전극 어셈블리(10), 전해액 및 다른 부재를 수용할 수 있다. 케이스(21) 및 엔드 커버(22)는 독립적인 부재일 수 있고, 케이스(21)에 개구가 설치될 수 있으며, 엔드 커버(22)가 개구에 커버 결합되도록 하여 전지 셀(6)의 내부 환경을 형성하도록 한다. 한정적인 것이 아니라, 엔드 커버(22)와 케이스(21)를 일체화할 수도 있고, 구체적으로, 엔드 커버(22)와 케이스(21)는 다른 부재가 케이스에 들어가기 전에 하나의 공동된 연결면을 형성하고, 케이스(21)의 내부를 패키징 해야할 경우, 엔드 커버(22)를 다시 케이스(21)에 커버 결합되도록 한다. 케이스(21)는 직육면체, 원기둥형, 육각기둥형 등 다양한 형상 및 다양한 크기일 수 있다. 구체적으로, 케이스(21)의 형상은 전극 어셈블리(10)의 구체적인 형상 및 크기에 따라 결정될 수 있다. 케이스(21)의 재질은 예컨대 구리, 철, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 알루미늄 합금, 플라스틱 등과 같은 다양한 재질일 수 있으며, 본 출원의 실시예는 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.
전극 어셈블리(10)는 전지 셀(6) 중 전해액에 침윤되어 전기 화학적 반응을 일으키는 부재이다. 케이스(21) 내에는 하나 이상의 전극 어셈블리(10)가 포함될 수 있다. 전극 어셈블리(10)는 주로 정극 시트와 부극 시트를 권취하여 형성되며, 일반적으로 정극 시트와 부극 시트 사이에는 세퍼레이터가 설치된다. 정극 시트와 부극 시트의 활물질을 갖는 부분이 전극 어셈블리(10)의 본체부를 구성하고, 정극 시트와 부극 시트의 활물질을 갖지 않는 부분은 각각 탭을 구성한다. 정극 탭과 부극 탭은 본체부의 일단에 공동으로 위치할 수 있거나 본체부의 양단에 각각 위치할 수 있다. 전지 셀(6)의 충방전 과정에서, 정극 활물질 및 부극 활물질은 전해액과 반응하고, 탭은 전극 단자(30)에 연결되어 전류 회로를 형성한다.
도 4는 본 출원의 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리의 구조 모식도이고, 도 5는 도 4에 도시된 전극 어셈블리의 부분 확대 모식도이며, 도 6은 도 5의 프레임 P부분의 확대 모식도이고, 도 7은 도 4에 도시된 전극 어셈블리가 권취되기 전의 구조 모식도이며, 도 8은 도 7에 도시된 격리 어셈블리의 구조 모식도이다.
도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 출원의 실시예의 전극 어셈블리(10)는 정극 시트(11), 부극 시트(12) 및 격리 어셈블리(13)를 포함하고, 격리 어셈블리(13)는 정극 시트(11)와 부극 시트(12)를 격리시킨다. 격리 어셈블리(13)는 베이스 영역(13b) 및 베이스 영역(13b)에 연결되는 보강 영역(13a)을 포함하고, 보강 영역(13a)의 두께는 베이스 영역(13b)의 두께보다 크다. 보강 영역(13a)의 적어도 일부는 인접한 정극 시트(11)와 부극 시트(12) 사이에 위치한다.
전극 어셈블리(10)는 다양한 형상일 수 있는 바, 예를 들면, 전극 어셈블리(10)는 원기둥체, 편평체, 각기둥체(예를 들면 삼각기둥, 사각기둥 또는 육각기둥) 또는 다른 형상일 수 있다.
격리 어셈블리(13)는 하나일 수 있고, 복수 개일 수도 있다. 예시적으로, 격리 어셈블리(13)는 두 개를 설치할 수 있고, 본 출원은 먼저 하나의 격리 어셈블리(13), 부극 시트(12), 다른 하나의 격리 어셈블리(13) 및 정극 시트(11)를 순차적으로 적층한 후, 두 바퀴이상 권취하여 권취 구조를 형성할 수 있다. 격리 어셈블리(13)가 복수로 설치될 경우, 하나의 격리 어셈블리(13)에만 보강 영역(13a)이 설치될 수 있고, 각각의 격리 어셈블리(13)에 모두 보강 영역(13a)이 설치될 수도 있다.
격리 어셈블리(13)는 절연막을 포함하는 어셈블리로서, 정극 시트(11)와 부극 시트(12)를 격리시킨다. 이러한 절연막은 대량의 관통되는 미세홀을 구비하여, 금속 이온이 자유롭게 관통할 수 있도록 확보할 수 있다. 예시적으로, 절연막은 리튬 이온에 대해 양호한 투과성을 가지고, 리튬 이온의 관통를 거의 차단하지 못한다.
예시적으로, 격리 어셈블리(13)는 한 장의 절연막으로 제조될 수 있고, 여러 장의 절연막으로 제조될 수도 있다.
보강 영역(13a)은 하나일 수 있고, 복수 개일 수도 있다. 예시적으로, 보강 영역(13a)은 복수 개이고, 인접한 보강 영역(13a)은 베이스 영역(13b)을 통해 서로 연결된다.
보강 영역(13a)은 전체적으로 정극 시트(11)와 부극 시트(12) 사이에 위치할 수 있고, 일부만 정극 시트(11)와 부극 시트(12) 사이에 위치할 수도 있다.
보강 영역(13a)은 부극 시트(12)의 리튬이 쉽게 석출되는 위치에 대응될 수 있고, 이에 따라, 부극 시트(12)에서 리튬이 석출될 때, 보강 영역(13a)은 정극 시트(11)와 부극 시트(12)를 효과적으로 분리시켜, 리튬 덴드라이트가 격리 어셈블리(13)를 관통하는 위험을 줄이고, 수명 및 안전성을 향상시킨다. 보강 영역(13a)에 비해, 베이스 영역(13b)은 비교적 얇은 두께를 가질 수 있으며, 이에 따라 격리 어셈블리(13)의 사용량을 줄일 수 있고, 비용을 절감하며, 전극 어셈블리(10)의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 보강 영역(13a)의 두께는 2μm~100μm이다. 선택적으로, 보강 영역(13a)의 두께는 2μm, 5μm, 7μm, 10μm, 12μm, 20μm, 30μm, 50μm, 80μm 또는 100μm이다.
보강 영역(13a)의 두께가 얇을수록, 전극 어셈블리(10)의 에너지 밀도는 높아지지만, 보강 영역(13a)이 리튬 덴드라이트에 의해 관통될 위험이 높아진다. 보강 영역(13a)의 두께가 두꺼울수록, 전극 어셈블리(10)의 에너지 밀도는 낮아지지만, 보강 영역(13a)이 리튬 덴드라이트에 의해 관통될 위험이 낮아져, 전극 어셈블리(10)의 안전성이 높아진다.
발명자는 테스트 및 계산을 거쳐, 보강 영역(13a)의 두께를 2μm~100μm로 제한하여, 전극 어셈블리(10)의 에너지 밀도와 안전성의 균형을 이룰 수 있다.
일부 실시예에서, 보강 영역(13a)의 두께는 5μm~30μm이다.
일부 실시예에서, 보강 영역(13a)은 다층 구조로 설치되며, 베이스 영역(13b)은 단층 구조로 설치된다.
보강 영역(13a)에서, 복수의 격리층은 함께 적층되어 다층 구조를 형성한다. 복수의 격리층의 적층 방향은 정극 시트(11) 및 부극 시트(12)의 적층 방향에 평행된다. 보강 영역(13a)에서, 인접한 두 격리층은 서로 연결될 수 있고 서로 격리될 수도 있다.
다층 구조를 갖는 보강 영역(13a)에 대해, 보강 영역(13a)의 두께는 복수의 격리층의 두께의 합을 가리킨다.
보강 영역(13a)의 층수는 2이상이다. 예시적으로, 보강 영역(13a)의 층수는 2~15일 수 있다.
베이스 영역(13b)에서, 격리층은 단층이다. 베이스 영역(13b)은 하나일 수 있고 복수 개일 수도 있다. 예시적으로, 베이스 영역(13b)과 보강 영역(13a)은 모두 복수 개이고, 복수의 베이스 영역(13b)과 복수의 보강 영역(13a)은 권취 방향(W)을 따라 교대로 설치된다.
베이스 영역(13b)은 부극 시트(12)의 리튬이 쉽게 석출되지 않는 위치에 대응된다. 베이스 영역(13b)은 비교적 적은 층수를 가지며, 이에 따라 격리 어셈블리(13)의 사용량을 줄여, 전지 셀의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
부극 시트(12)의 표면에 리튬층이 석출된 후, 리튬층은 보강 영역(13a)의 부극 시트(12)와 가까운 격리층을 가압할 수 있고, 부극 시트(12)와 가까운 격리층은 리튬층의 가압에 의해 인장된다. 부극 시트(12)와 가까운 격리층의 일부 미세홀의 기공 직경이 커져 결함 영역이 형성되면, 리튬층 중의 작은 리튬 덴드라이트가 결함 영역을 관통할 수 있다. 보강 영역(13a)의 부극 시트(12)로부터 떨어진 격리층은 결함 영역을 통과한 리튬 덴드라이트를 정극 시트(11)로부터 절연 격리시켜, 리튬 덴드라이트가 정극 시트(11)에 접촉할 위험을 줄여, 안전성을 제공한다.
보강 영역(13a)의 부극 시트(12)로부터 떨어진 격리층과 리튬층의 거리가 커서, 리튬층의 가압력을 적게 받으며, 가압력의 작용하에 인장되어 결함 영역이 발생될 위험 역시 낮다. 격리층이 인장 과정에서 결함 영역이 발생되는 위치는 불확실하므로, 부극 시트(12)로부터 떨어진 격리층에서 결함 영역이 발생할지라도, 부극 시트(12)로부터 떨어진 격리층의 결함 영역이 부극 시트(12)와 가까운 격리층의 결함 영역과 대향될 가능성은 매우 작으며, 리튬 덴드라이트가 보강 영역(13a)을 동시에 관통하기 어렵다. 따라서, 본 출원의 실시예에서는 보강 영역(13a)을 설치함으로써, 단락의 위험을 효과적으로 줄일 수 있어, 안전성을 향상시킨다.
두께가 동일한 전제하에서, 단층 구조를 갖는 보강 영역(13a)에 비해, 다층 구조를 갖는 보강 영역(13a)은 리튬 덴드라이트를 더 효과적으로 차단할 수 있고, 단락의 위험을 줄이고, 안전성을 향상시킨다. 예시적으로, 두 층의 5μm인 격리층으로 구성된 보강 영역(13a)의 보호 효과는 10μm의 단층 격리층으로 구성된 보강 영역(13a)의 보호 효과보다 더 우수하다. 다시 말하자면, 절연 요구 조건을 만족시키는 전제하에, 단층 구조를 갖는 보강 영역(13a)에 비해, 다층 구조를 갖는 보강 영역(13a)은 비교적 얇은 두께를 사용할 수 있으므로, 이에 따라 격리 어셈블리(13)의 사용량을 줄일 수 있어, 전극 어셈블리(10)의 에너지 밀도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11), 격리 어셈블리(13) 및 부극 시트(12)는 권취되어 절곡 영역(B)을 형성하고, 보강 영역(13a)의 적어도 일부는 절곡 영역(B)에 설치된다.
권취 방향(W)은 정극 시트(11), 부극 시트(12) 및 격리 어셈블리(13)가 안에서부터 밖으로 권취되는 방향이다. 예시적으로, 도면에서, 권취 방향(W)은 시계 반대 방향이다.
절곡 영역(B)은 전극 어셈블리(10)에서 절곡 구조를 갖는 영역이고, 해당 절곡 영역(B)에서, 정극 시트(11), 부극 시트(12) 및 격리 어셈블리(13)는 모두 절곡된다. 예시적으로, 정극 시트(11)의 절곡 영역(B)에 위치하는 부분은 대체적으로 원호형으로 절곡되고, 부극 시트(12)의 절곡 영역(B)에 위치하는 부분은 대체적으로 원호형으로 절곡된다.
권취 장비는 정극 시트(11), 부극 시트(12) 및 격리 어셈블리(13)를 여러 바퀴 권취하는 바, 각 바퀴는 여러 층으로 구성될 수 있으며, 한 바퀴는 전극 어셈블리(10) 상의 어느 한 지점을 시작단으로 하여 계산할 때, 권취 방향(W)을 따라 한 바퀴 돌아 다른 한 지점에 도달하여 종료단의 위치를 결정한 것을 가리키며, 종료단과 시작단 및 해당 바퀴의 중심은 일 직선에 있고, 시작단은 종료단과 해당 바퀴의 중심 사이에 있다.
전극 어셈블리(10)는 전체적으로 절곡 영역(B)일 수 있고, 일부 영역만이 절곡 영역(B)일 수도 있다. 예시적으로, 전기 분해 어셈블리는 평탄 영역(A) 및 절곡 영역(B)을 포함하고, 절곡 영역(B)은 평탄 영역(A)에 연결되며, 평탄 영역(A)은 전극 어셈블리(10)의 평탄 구조를 갖는 영역이다.
보강 영역(13a)은 전체적으로 절곡 영역(B)에 설치될 수 있고, 일부만 절곡 영역(B)에 설치될 수도 있다.
절곡 영역(B)에 위치하는 정극 시트(11)와 부극 시트(12)는 절곡할 필요가 있고, 정극 활물질층과 부극 활물질층은 절곡 과정에서 응력의 집중이 발생하기 쉬워 각자의 활물질이 탈락되는 것을 초래한다. 활물질의 탈락으로 인해, 특히 부극 시트(12) 상의 활물질의 탈락으로 인해, 해당 부극 시트(12)의 부극 활물질층의 리튬 삽입 사이트가 인접한 정극 시트(11)의 정극 활물질층이 제공할 수 있는 리튬 이온 수보다 적을 수 있어, 리튬 석출 현상을 유발한다. 본 출원의 실시예는 보강 영역(13a)의 적어도 일부를 절곡 영역(B)에 설치하여, 절곡 영역(B)에서 리튬 석출이 일어나더라도, 보강 영역(13a)은 리튬 덴드라이트를 차단할 수 있어, 정극 시트(11)와 부극 시트(12)가 도통되는 확률을 감소시켜, 단락의 위험을 효과적으로 줄여, 전극 어셈블리(10)의 사용 수명 및 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11)는 절곡 영역(B)에 위치하며 보강 영역(13a)과 인접한 제1 절곡부(111)를 포함하고, 부극 시트(12)는 제1 절곡부(111)와 인접한 제2 절곡부(121)를 포함한다. 보강 영역(13a)은 복수 개의 절곡층(14)을 포함하고, 복수의 절곡층(14)은 절곡 영역(B)에 위치하며 제1 절곡부(111)와 제2 절곡부(121) 사이에 적층된다.
제1 절곡부(111)와 제2 절곡부(121)가 서로 인접하고 있다는 것은 이들 사이에 다른 한 층의 정극 시트 또는 다른 한 층의 부극 시트가 없다는 것을 가리킨다. 보강 영역(13a)이 제1 절곡부(111)에 인접하고 있다는 것은 이들 사이에 다른 한 층의 정극 시트 또는 다른 한 층의 부극 시트가 없다는 것을 가리킨다.
정극 시트(11)는 절곡 영역(B)에 위치하는 복수의 정극 절곡부(11a)를 포함하고, 다층 구조를 갖는 보강 영역(13a)에 인접하는 정극 절곡부(11a)는 제1 절곡부(111)이다. 정극 시트(11)에서, 정극 절곡부(11a)의 일부가 제1 절곡부(111)일 수 있고, 정극 절곡부(11a)의 전체가 제1 절곡부(111)일 수도 있다.
부극 시트(12)는 절곡 영역(B)에 위치하는 복수의 부극 절곡부를 포함하고, 예시적으로, 제1 절곡부(111)와 인접하고 제1 절곡부(111)와 함께 보강 영역(13a)을 끼고 있는 부극 절곡부는 제2 절곡부(121)이다.
전극 어셈블리(10)에서, 보강 영역(13a) 및 제2 절곡부(121)는 제1 절곡부(111)의 내측에만 설치할 수 있고, 보강 영역(13a) 및 제2 절곡부(121)는 제1 절곡부(111)의 외측에만 설치할 수도 있으며, 보강 영역(13a) 및 제2 절곡부(121)는 제1 절곡부(111)의 양측에 모두 설치할 수도 있다.
복수의 절곡층(14)은 제2 절곡부(121)에서 리튬이 석출될 때 리튬 덴드라이트를 차단할 수 있어, 리튬 덴드라이트가 제1 절곡부(111)에 접촉하는 위험을 줄여, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 절곡부(111)의 적어도 내측에는 보강 영역(13a) 및 제2 절곡부(121)가 설치되어 있다.
제1 절곡부(111) 내측에 위치하는 제2 절곡부(121)의 곡률은 제1 절곡부(111)의 곡률보다 크므로, 제2 절곡부(121)는 절곡되는 과정에서 활물질의 탈락이 쉽게 발생하는 바, 즉, 제1 절곡부(111) 내측의 제2 절곡부(121)에서 리튬 석출이 더 쉽게 발생한다. 보강 영역(13a)은 제1 절곡부(111)와 제1 절곡부(111)의 내측에 위치하는 제2 절곡부(121)를 이격시킬 수 있으며, 제2 절곡부(121)에서 리튬이 석출되더라도 리튬 덴드라이트가 보강 영역(13a)을 관통할 확률을 감소시킬 수 있으므로, 단락의 위험을 줄여, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 절곡부(111)는 제1 집전부(1111) 및 제1 집전부(1111)의 표면에 설치되는 제1 활물질층(1112)을 포함하고, 제1 활물질층(1112)의 두께는 h1이다. 제2 절곡부(121)는 제2 집전부(1211) 및 제2 집전부(1211)의 표면에 설치되는 제2 활물질층(1212)을 포함하고, 제2 활물질층(1212)의 두께는 h2이며, 절곡층(14)의 두께는 h3이고, 제2 집전부(1211)의 두께는 h4이다. 제1 절곡부(111)의 두께 방향에서, 제1 절곡부(111)와 제2 절곡부(121) 사이의 최대 간격은 X이다. 제1 절곡부(111)와 제2 절곡부(121) 사이에 위치하는 절곡층(14)의 층수는 Y이며, Y는 1보다 큰 양의 정수이다. 제1 활물질층(1112)의 단위 면적당 활물질 용량은 A1이고, 제2 활물질층(1212)의 단위 면적당 활물질 용량은 A2이다.
제1 집전부(1111)는 정극 집전체의 일부이고, 제1 활물질층(1112)은 정극 활물질층의 일부일 수 있다. 제2 집전부(1211)는 부극 집전체의 일부이고, 제2 활물질층(1212)은 부극 활물질층의 일부일 수 있다.
제1 절곡부(111)의 두께 방향에서, 제2 절곡부(121)와 대향하는 제1 절곡부(111)의 표면과 제1 절곡부(111)와 대향하는 제2 절곡부(121)의 표면의 최대 간격은 X이다. 예시적으로, 제1 절곡부(111)의 두께 방향은 제2 절곡부(121)와 대향하는 제1 절곡부(111)의 표면의 법선 방향일 수 있다.
제1 활물질층(1112)의 단위 면적당 활물질 용량(A1)은 제1 활물질층(1112)이 코팅된 제1 집전부(1111)의 표면 면적에 대한 제1 활물질층(1112)의 활물질층 용량의 비율이다. 제2 활물질층(1212)의 단위 면적당 활물질 용량(A2)은 제2 활물질층(1212)이 코팅된 제2 집전부(1211)의 표면 면적에 대한 제2 활물질층(1212)의 활물질층 용량의 비율이다.
제1 활물질층(1112)의 평균 방전 용량을 테스트 한다. 상술한 각 실시예의 정극 시트(11)를 취하고, 펀칭 다이를 이용하여 단일면의 제1 활물질층(1112)을 포함하는 작은 웨이퍼를 얻었다. 금속 리튬 시트를 대극 전극으로 하고 Celgard막을 격리막으로 하며, LiPF6(1mol/L)이 용해된 EC+DMC+DEC(부피비 1:1:1인 에틸렌 카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸 카보네이트)의 용액을 전해액으로 하고, 아르곤 보호 글로브 박스에서 6개의 동일한 CR2430유형의 버튼식 전지 셀을 조립하였다. ①전지 셀을 조립한 후 12시간 동안 방치하고, ②0.1C의 충전 전류로 정전류 충전을 실시하여 전압이 상한 차단 전압 x1V에 도달할 때까지 충전한 후, 전류가 50μA가 될 때까지 전압 x1V를 유지하며 정전압 충전을 실시하고, ③5min 동안 방치하고, ④마지막으로 전압이 하한 차단 전압 y1V에 도달할 때까지 0.1C의 방전 전류로 정전류 방전을 실시하고, ⑤5min 동안 방치한 후, 단계 ② 내지 ⑤를 반복하며, 두 번째 사이클의 방전 용량을 기록하였다. 6개의 버튼식 전지 방전 용량의 평균값은 즉 단일면 제1 활물질층(1112)의 평균 방전 용량이며, 제1 활물질층(1112)의 단위 면적당 활물질 용량(A1)으로 할 수 있다. 예를 들면, 정극 활성 재료가 인산철 리튬인 경우, 상한 차단 전압은 x1V=3.75V이고, 하한 차단 전압은 y1V=2V이다. 정극 활성 재료가 리튬 니켈 코발트 망간산 화물(NCM)인 경우, 상한 차단 전압은 x1V=4.25V이고, 하한 차단 전압은 y1V=2.8V이다.
제2 활물질층(1212)의 평균 방전 용량을 테스트 한다. 상술한 각 실시예의 부극 시트(12)를 취하고, 펀칭 다이를 이용하여 상술한 정극의 작은 웨이퍼와 면적이 동일하고 단일면 제2 활물질층(1212)을 포함하는 작은 웨이퍼를 얻었다. 금속 리튬 시트를 대극 전극으로 하고 Celgard막을 격리막으로 하며, LiPF6(1mol/L)이 용해된 EC+DMC+DEC(부피비 1:1:1인 에틸렌 카보네이트, 디메틸카보네이트, 디에틸 카보네이트)의 용액을 전해액으로 하고, 아르곤 보호 글로브 박스에서 6개의 CR2430유형의 버튼식 전지를 조립하였다. ①전지를 조립한 후 12시간 방치하고, ②0.05C의 방전 전류로 정전류 방전을 실시하여 전압이 하한 차단 전압 y2mV에 도달할 때까지 방전한 후, ③전압이 하한 차단 전압 y2mV에 도달할 때까지 다시 50μA의 방전 전류로 정전류 방전을 실시하고, ④5min 동안 방치하고, ⑤이어서 하한 차단 전압이 y2mV에 도달할 때까지 10μA의 방전 전류로 정전류 방전을 실시하고, ⑥5분간 방치하고, ⑦마지막으로 최종 전압이 상한 차단 전압 x2V에 도달할 때까지 0.1C의 충전 전류로 정전류 충전을 실시하고, ⑧5분간 방치한 후, 단계 ② 내지 ⑧을 반복하며, 두 번째 사이클의 충전 용량을 기록하였다. 6개의 버튼식 전지 충전 용량의 평균값은 즉 단일면 제2 활물질층(1212)의 평균 충전 용량이며, 제2 활물질층(1212)의 단위 면적당 활물질 용량(A2)으로 할 수 있다. 예를 들면, 부극 활성 재료가 흑연인 경우, 상한 차단 전압은 x2V=2V이고, 하한 차단 전압은 y2V=5mV이다. 부극 활성 재료가 실리콘인 경우, 상한 차단 전압은 x2V=2V이고, 하한 차단 전압은 y2V=5mV이다.
일부 실시예에서, A2/A1≥1이다. h1, h2, h3, h4, X 및 Y는 하기의 식을 충족시킨다.
보강 영역(13a)의 절곡층(14)의 층수가 적을수록, 리튬 덴드라이트가 보강 영역(13a)을 관통할 위험이 높다. 보강 영역(13a)의 절곡층(14)의 층수가 많을수록, 격리 어셈블리(13)의 구조가 복잡해지며, 전극 어셈블리(10)의 에너지 밀도는 낮아진다. 발명자는 테스트 및 계산을 거쳐, 상술한 공식에 따라 절곡층(14)의 층수를 설정하여, 전극 어셈블리(10)의 안전성과 에너지 밀도의 균형을 이룰 수 있다.
일부 실시예에서, A2/A1＜1이다. h1, h2, h3, h4, X 및 Y는 하기의 식을 충족시킨다.
A2/A1＜1인 경우, 제2 활물질층(1212)의 리튬 삽입 공간이 부족하고, 제1 활물질층(1112)에서 탈리된 리튬 이온은 제2 활물질층(1212)에 동등한 양으로 삽입될 수 없고, 제2 활물질층(1212)에 삽입될 수 없는 리튬 이온은 제2 활물질층(1212)의 표면에서만 전자를 얻을 수 있어 리튬 석출 현상이 일어나게 된다. A2/A1≥1인 전극 어셈블리(10)에 비해, A2/A1＜1인 전극 어셈블리(10)는 리튬 석출 현상이 더 심하므로, 보강 영역(13a)의 절곡층(14)은 더 많은 층수를 필요로 한다.
발명자는 테스트 및 계산을 거쳐, 상기 공식에 따라 절곡층(14)의 층수를 설정하여, 전극 어셈블리(10)의 안전성과 에너지 밀도의 균형을 이룰 수 있다.
일부 실시예에서, h1의 값은 5μm~80μm이다. 선택적으로, h1의 값은 5μm, 10μm, 20μm, 30μm, 50μm 또는 80μm이다.
일부 실시예에서, h2의 값은 10μm~100μm이다. 선택적으로, h2의 값은 10μm, 20μm, 30μm, 50μm, 80μm 또는 100μm이다.
일부 실시예에서, h3의 값은 1μm~20μm이다. 선택적으로, h3의 값은 1μm, 3μm, 5μm, 10μm, 15μm 또는 20μm이다.
격리 효과를 만족하는 조건하에서, h3의 값이 작을수록, 보강 영역(13a)의 절곡층(14)의 층수가 많아진다. h3의 값이 너무 작으면, 보강 영역(13a)의 절곡층(14)의 층수가 너무 많아져서, 격리 어셈블리(13)의 구조가 복잡하고 성형이 쉽지 않다. 이를 감안하여, 발명자는 h3의 값을 1μm이상으로 설정한다.
h3의 값이 클수록, 보강 영역(13a)의 총 두께가 커진다. h3의 값이 너무 크면, 전극 어셈블리(10)의 에너지 밀도가 낮아진다. 이를 감안하여, 발명자는 h3의 값을 20μm이하로 설정하여, 전극 어셈블리(10)의 에너지 밀도를 확보한다.
일부 실시예에서, h4의 값은 2μm~20μm이고, 선택적으로, h4의 값은 2μm, 3μm, 5μm, 10μm, 15μm 또는 20μm일 수 있다.
일부 실시예에서, X의 값은 10μm~5000μm이다. 선택적으로, X의 값은 10μm, 20μm, 50μm, 100μm, 500μm, 1000μm, 2000μm 또는 5000μm일 수 있다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11)는 권취 방향(W)을 따라 설치되는 복수의 정극 절곡부(11a)를 포함하고, 적어도 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)를 제1 절곡부(111)로 설치한다. 즉, 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)는 보강 영역(13a)에 인접하여 설치한다.
정극 시트(11)의 복수의 정극 절곡부(11a)는 모두 절곡되어 설치된다. 예시적으로, 정극 절곡부(11a)는 대체적으로 원호형이다.
정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)는 정극 시트(11)가 권취 방향(W)을 따라 권취되는 과정에서 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)를 가리킨다.
정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)의 곡률은 크고, 충전 시에는 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)에 인접한 부극 시트(12)에서 리튬 석출이 일어나기 더 쉽다. 본 실시예에서는 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)를 제1 절곡부(111)로 설치하여, 보강 영역(13a)이 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)를 리튬 덴드라이트로부터 효과적으로 격리시킬 수 있어, 단락의 위험을 줄이고, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)도 제1 절곡부(111)로 설치한다. 즉, 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)도 보강 영역(13a)에 인접하여 설치한다.
정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)는 정극 시트(11)가 권취 방향(W)을 따라 권취되는 과정에서 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)를 가리킨다.
정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)에 인접한 보강 영역(13a)은 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)에 인접한 보강 영역(13a)과 일체로 연결될 수 있고, 권취 방향(W)을 따라 이격되어 설치될 수도 있다.
정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)의 곡률은 크고, 충전 시에는 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)에 인접한 부극 시트(12)에서 리튬 석출이 일어나기 쉽다. 본 실시예에서는 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)를 제1 절곡부(111)로 설치하여, 보강 영역(13a)이 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)를 리튬 덴드라이트로부터 효과적으로 격리시킬 수 있어, 단락의 위험을 줄이고, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)의 내측에 위치하는 보강 영역(13a)의 총 두께는 T1이고, 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)의 내측에 위치하는 보강 영역(13a)의 총 두께는 T2이며, T1≥T2이다.
정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)의 내측에 위치하는 제2 절곡부(121)의 곡률은 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)의 내측에 위치하는 제2 절곡부(121)의 곡률보다 크고, 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)의 내측에 위치하는 제2 절곡부(121)에서 리튬이 더 쉽게 석출된다. 본 실시예에서는 T1≥T2이므로, 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)와 리튬 덴드라이트가 도통되는 위험을 줄여, 전지 셀의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)의 내측에 위치하는 보강 영역(13a)의 격리층의 층수는 L1이고, 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)의 내측에 위치하는 보강 영역(13a)의 격리층의 층수는 L2이며, L1≥L2이다.
일부 실시예에서, 제1 절곡부(111)의 양측에는 모두 보강 영역(13a) 및 제2 절곡부(121)가 설치되어 있고, 제1 절곡부(111)의 내측에 위치하는 보강 영역(13a)의 총 두께는 제1 절곡부(111)의 외측에 위치하는 보강 영역(13a)의 총 두께보다 크거나 같다.
제1 절곡부(111)의 양측의 보강 영역(13a)은 동일한 격리 어셈블리(13)에 속할 수도 있고, 두 개의 서로 다른 격리 어셈블리(13)에 각각 속할 수도 있다.
제1 절곡부(111)의 내측에 위치하는 제2 절곡부(121)의 곡률은 제1 절곡부(111)의 외측에 위치하는 제2 절곡부(121)의 곡률보다 크고, 제1 절곡부(111)의 내측에 위치하는 제2 절곡부(121)에서 리튬 석출이 일어나기 더 쉽다. 본 실시예에서는 제1 절곡부(111)의 내측에 위치하는 보강 영역(13a)의 두께가 제1 절곡부(111)의 외측에 위치하는 보강 영역(13a)의 두께보다 얇지 않도록 함으로써, 제1 절곡부(111)와 리튬 덴드라이트가 도통되는 위험을 줄여, 전지 셀의 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 절곡부(111)의 내측에 위치하는 보강 영역(13a)의 격리층의 층수는 제1 절곡부(111)의 외측에 위치하는 보강 영역(13a)의 격리층의 층수보다 크거나 같다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11), 격리 어셈블리(13) 및 부극 시트(12)는 권취되어 평탄 영역(A)을 더 형성하고, 평탄 영역(A)은 절곡 영역(B)에 연결된다. 베이스 영역(13b)의 적어도 일부는 평탄 영역(A)에 설치된다.
평탄 영역(A)은 전극 어셈블리(10)가 평탄한 구조를 갖는 영역으로서, 평탄 영역(A)에 위치하는 정극 시트(11)와 부극 시트(12)의 일부는 대체적으로 평탄하게 설치된다. 예시적으로, 평탄 영역(A)에 위치하는 각 층의 정극 시트(11)의 표면과 각 층의 부극 시트(12)의 표면은 모두 대체적으로 평면이다.
평탄 영역(A)에 위치하는 정극 시트(11)와 부극 시트(12)는 모두 평탄한 상태이고, 평탄 영역(A)의 활물질은 쉽게 탈락되지 않으며, 평탄 영역(A)에 위치하는 부극 시트(12)에서는 리튬 석출이 쉽게 일어나지 않으므로, 베이스 영역(13b)을 평탄 영역(A)에 설치해도, 정극 시트와 부극 시트 사이의 절연성을 개선할 수 있으며, 단락의 위험을 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 절곡 영역(B)은 두 개로 설치하고, 두 개의 절곡 영역(B)은 평탄 영역(A)의 양단에 각각 설치된다.
일부 실시예에서, 보강 영역(13a)의 권취 방향(W)을 따른 양단은 모두 평탄 영역(A)에 위치하므로, 보강 영역(13a)이 전체적으로 절곡 영역(B)을 관통할 수 있도록 함으로써, 절곡 영역(B)이 단락되는 위험을 줄인다.
일부 실시예에서, 권취 방향(W)에서, 보강 영역(13a)의 후미단이 절곡 영역(B)을 초과하는 크기는 3mm~500mm이다. 선택적으로, 보강 영역(13a)의 후미단이 절곡 영역(B)을 초과하는 크기는 10mm~100mm이다.
일부 실시예에서, 격리 어셈블리(13)는 제1 격리층(131) 및 제2 격리층(132)을 포함하고, 제1 격리층(131)은 정극 시트(11)와 부극 시트(12)를 절연 격리시키기 위한 것으로, 제2 격리층(132)의 적어도 일부는 정극 시트(11)와 부극 시트(12) 사이에 위치하며 제1 격리층(131)과 적층된다. 제2 격리층(132)과 중첩되는 제1 격리층(131)의 영역 및 제2 격리층(132)은 격리 어셈블리(13)의 보강 영역(13a)을 형성하고, 제2 격리층(132)과 중첩되지 않는 제1 격리층(131)의 영역은 베이스 영역(13b)을 형성한다.
예시적으로, 제1 격리층(131)은 관련 기술 중 정극 시트(11)와 부극 시트(12) 사이의 격리층으로 이해할 수 있는 바, 즉 베이스 격리층이고, 제2 격리층(132)은 별도로 추가한 격리층, 즉 부가 격리층으로 이해할 수 있다.
격리 어셈블리(13)에서, 제2 격리층(132)은 하나일 수 있고 복수 개일 수도 있다.
제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)은 일체형 구조의 두 개 부분일 수 있고, 격리되어 제공되는 두 개의 별개의 부재일 수도 있다.
제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)은 동일한 재료로 제조되거나 상이한 재료로 제조될 수도 있다.
본 실시예에서는 제1 격리층(131)의 두께 및 제2 격리층(132)의 두께를 한정하지 않고, 제1 격리층(131)의 두께는 제2 격리층(132)의 두께보다 크거나 같거나 작을 수 있다.
제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)은 정극 시트(11)와 부극 시트(12) 사이에 적층된다. 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)에 별도로 설치될 수 있는 바, 즉 제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)의 적층 방향에서 제2 격리층(132)의 제1 격리층(131)과 대향하는 표면과 제1 격리층(131) 사이에는 접착 등과 같은 연결 관계가 없다. 물론, 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)의 표면에 부착될 수도 있으며, 예시적으로, 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)에 전체적으로 부착될 수 있고, 제1 격리층(131)에 부분적으로 부착될 수도 있다. 부착은 접착되어 연결되는 것을 가리킨다.
본 출원의 실시예에서는 전극 어셈블리(10)에 제2 격리층(132)을 별도로 부가하여, 격리 어셈블리(13)에 두께가 두꺼운 보강 영역(13a)을 형성함으로써, 리튬 석출로 인한 단락의 위험을 줄여, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 보강 영역(13a)에서 제2 격리층(132)의 층수는 1~10이다. 예시적으로, 보강 영역(13a)에서 제2 격리층(132)의 층수는 1, 2, 3, 5 또는 10이다. 보강 영역(13a)에 복수의 제2 격리층(132)이 설치되는 경우, 권취 방향(W)에 따른 복수의 제2 격리층(132)의 크기는 동일하거나 상이할 수도 있다.
일부 실시예에서, 격리 어셈블리(13)의 보강 영역(13a)은 복수 개이고, 복수의 보강 영역(13a)의 제2 격리층(132)의 층수는 동일하거나 상이할 수도 있다.
일부 실시예에서, 제2 격리층(132)의 두께는 제1 격리층(131)의 두께보다 작거나 같다.
제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)은 다층 보호의 기능을 일으킬 수 있으므로, 추가된 제2 격리층(132)의 두께는 제1 격리층(131)의 두께보다 두껍지 않을 수 있으며, 이에 따라 제2 격리층(132)의 사용량을 줄인다.
선택적으로, 제2 격리층(132)의 두께는 제1 격리층(131)의 두께보다 얇다.
일부 실시예에서, 제2 격리층(132)은 정극 시트(11)와 대향하는 제1 격리층(131)의 일측에 설치된다.
일부 실시예에서, 제1 격리층(131)의 두께는 2μm~30μm이다. 선택적으로, 제1 격리층(131)의 두께는 2μm, 5μm, 7μm, 10μm, 15μm, 20μm 또는 30μm이다.
일부 실시예에서, 제2 격리층(132)의 두께는 1μm~25μm이다. 선택적으로, 제2 격리층(132)의 두께는 1μm, 2μm, 5μm, 7μm, 10μm, 15μm, 20μm 또는 25μm이다.
일부 실시예에서, 제2 격리층(132)의 공극율은 제1 격리층(131)의 공극율보다 작다. 제2 격리층(132)이 비교적 작은 공극율을 가지므로, 리튬 덴드라이트가 제1 격리층(131)을 관통한 후, 리튬 덴드라이트는 제2 격리층(132)의 미세홀을 쉽게 관통할 수 없으므로, 리튬 덴드라이트와 정극 시트(11)가 도통되는 위험을 줄여, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제2 격리층(132)은 다공성 구조로서, 제2 격리층(132) 중의 홀의 기공 직경은 1μm이하이다.
제2 격리층(132) 중의 홀의 기공 직경은 작아, 리튬 덴드라이트가 쉽게 관통하지 못하므로, 리튬 덴드라이트와 정극 시트(11)가 도통되는 위험을 줄여, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 제1 격리층(131)은 기재 필름(133) 및 기재 필름(133)의 표면에 고팅된 절연층(134)을 포함한다. 기재 필름(133)은 다공성 박막일 수 있다. 예시적으로, 기재 필름(133)은 전기적으로 절연되고 액체 보존 에너지를 갖는 PP(폴리프로필렌), PE(폴리에틸렌) 또는 PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드)와 같은 고분자 물질로 이루어진다.
절연층(134)은 기재 필름(133)의 표면에 설치된 기능층이다. 예시적으로, 절연층(134)은 무기 재료, 고분자 접착제 및 분산제를 포함하고, 무기 재료는 보헤마이트 및 실리카 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 고분자 접착제는 PVDF 및 폴리스티렌 아크릴레이트 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 분산제는 폴리비닐 알코올을 포함할 수 있다. 무기 재료는 기재 필름(133)을 클램핑하여 기재 필름(133)의 수축을 감소시킬 수 있다. 고분자 접착제는 전극 시트에 접착되어 전극 어셈블리(10)의 전체적인 강도를 증대시킬 수 있다.
제2 격리층(132)은 기재 필름(133)만을 포함할 수 있고, 기재 필름(133) 및 절연층(134)을 동시에 포함할 수도 있다. 선택적으로, 제2 격리층(132)의 기재 필름(133)은 제1 격리층(131)의 기재 필름(133)과 일체로 연결된다.
본 출원의 실시예에서, 보강 영역(13a)의 층수는 기재 필름(133)의 층수에 의해 결정된다. 다시 말하자면, 보강 영역(13a)의 층수는 보강 영역(13a)의 기재 필름(133)의 층수를 가리킨다.
일부 실시예에서, 절연층(134)의 두께는 0.5μm~10μm이다. 무기 재료의 입자 크기는 0.1μm~10μm이다. 절연층(134) 중 무기 재료의 함량은 70%~98%이다. 고분자 접착제의 함량은 1%~20%이다. 분산제의 함량은 0.5%~10%이다.
일부 실시예에서, 제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)의 적층 방향에서, 제2 격리층(132)의 적어도 일부는 제1 격리층(131)과 분리되어 설치된다.
제2 격리층(132)의 적어도 일부는 제1 격리층(131)과 접착 등 연결 관계가 없다.
제1 격리층(131)(또는 제2 격리층(132))이 리튬층에 의해 가압되어 인장될 때, 제2 격리층(132)의 제1 격리층(131)과 분리되는 부분은 제1 격리층(131)으로부터의 영향을 덜 받아, 제2 격리층(132)의 인장 정도가 작으며, 결함이 발생할 위험이 낮다. 따라서, 본 실시예는 리튬 덴드라이트가 제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)을 관통하는 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있어, 안전성을 향상시킨다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11), 격리 어셈블리(13) 및 부극 시트(12)는 권취되어 절곡 영역(B)과 평탄 영역(A)을 형성하고, 평탄 영역(A)은 절곡 영역(B)에 연결된다. 제2 격리층(132)의 일부는 절곡 영역(B)에 위치하고, 제2 격리층(132)의 다른 일부는 평탄 영역(A)에 위치한다. 절곡 영역(B)에서 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)과 분리되어 설치되고, 평탄 영역(A)에서 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)에 부착되어 있다.
절곡 영역(B)에서 리튬 석출 위험이 높기 때문에, 절곡 영역(B)의 제2 격리층(132)을 제1 격리층(131)과 분리되게 설치하면, 리튬 덴드라이트가 제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)을 관통할 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있어, 안전성을 향상시킨다. 평탄 영역(A)에서 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)에 부착되어, 권취 방향(W)을 따른 제2 격리층(132)의 이동 폭을 감소시킬 수 있어, 제2 격리층(132)의 위치가 어긋나는 위험을 줄인다.
일부 실시예에서, 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)의 단부가 절첩되어 형성된다.
예시적으로, 제1 격리층(131)의 단부는 절첩되어 제2 격리층(132)을 형성하고, 절첩된 부분이 바로 제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)의 경계 부분이다.
본 실시예에서는 제2 격리층(132)이 직접 제1 격리층(131)의 단부로부터 연장되도록 하여, 제2 격리층(132)을 별도로 추가하거나 고정할 필요가 없으므로, 권취 과정이 더 간편하고, 전극 어셈블리(10)의 일체성이 더 양호하다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11), 격리 어셈블리(13) 및 부극 시트(12)는 권취되어 설치되고, 전극 어셈블리(10)는 권취 방향(W)을 따른 시작 구간(100)을 포함하며, 제1 격리층(131)의 단부는 시작 구간(100)에 위치한다.
권취 방향(W)을 따른 시작 구간(100)은 전극 어셈블리(10)의 가장 안쪽에 위치한 단부를 가리킨다.
제2 격리층(132)은 시작 구간(100)에서 권취 방향(W)을 따라 연장되고 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)를 경과하여, 리튬 덴드라이트가 제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)를 동시에 관통하여 정극 시트(11)의 정극 절곡부(11a)에 접촉하는 위험을 줄일 수 있어, 안전성을 향상시킨다. 동시에, 본 실시예에서는 제2 격리층(132)이 연장되어야 하는 길이를 줄일 수도 있어, 사용량을 절약하고, 비용을 절감할 수 있다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11), 격리 어셈블리(13) 및 부극 시트(12)는 권취되어 절곡 영역(B)을 형성하고, 절곡 영역(B)은 권취 방향(W)을 따라 시작 구간(100)에 가까운 제1 절곡 부위(B1)를 포함하며, 제1 절곡 부위(B1)에는 제1 격리층(131) 및 제2 격리층(132)이 설치되어 있고, 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)의 단부로부터 연장되어 제1 절곡 부위(B1)를 초과한다.
제1 절곡 부위(B1)는 전극 어셈블리(10)가 권취 성형되는 과정에서 제1차로 절곡되는 위치이다. 예시적으로, 제1 절곡 부위(B1)에서, 정극 시트(11)가 제1차로 절곡되고, 부극 시트(12)가 제1차로 절곡된다.
제1 절곡 부위(B1)에서, 정극 시트(11)와 부극 시트(12)가 절곡되는 곡률이 가장 크고, 충전 시, 부극 시트(12)에서 리튬 석출이 발생할 위험이 가장 높다. 제2 격리층(132)은 연장되어 제1 절곡 부위(B1)를 초과하고, 제1 격리층(131)과 제2 격리층(132)은 적어도 리튬 석출 문제가 가장 쉽게 나타나는 제1 절곡 부위(B1)를 보호할 수 있는 동시에 제2 격리층(132)의 사용을 절약할 수도 있어, 비용을 절감하는 동시에 전극 어셈블리(10)의 안전성과 사용 수명을 향상시킨다.
도 9는 본 출원의 다른 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리의 격리 어셈블리가 권취되기 전의 구조 모식도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 격리 어셈블리(13)는 전체적으로 단층 구조이다. 격리 어셈블리(13)가 성형될 때, 두께 차이를 갖는 보강 영역(13a)과 베이스 영역(13b)을 직접 형성한다.
도 10은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리의 구조 모식도이고, 도 11은 도 10에 도시된 전극 어셈블리의 부분 확대 모식도이며, 도 12는 도 10에 도시된 전극 어셈블리가 권취되기 전의 구조 모식도이다.
도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 보강 영역(13a)과 베이스 영역(13b)은 모두 복수 개 설치되고, 복수의 보강 영역(13a)과 복수의 베이스 영역(13b)은 권취 방향(W)을 따라 교대로 설치된다.
복수의 보강 영역(13a)은 정극 시트(11)의 복수의 정극 절곡부(11a)에 각각 대응되어, 정극 시트(11)의 복수의 정극 절곡부(11a)에 단락이 발생하는 위험을 줄여, 안전성을 향상시킨다.
각 보강 영역(13a)은 모두 하나 또는 복수의 제2 격리층(132)을 포함한다. 복수의 보강 영역(13a)의 층수는 동일하거나 상이할 수 있다.
일부 실시예에서, 각각의 보강 영역(13a)은 하나의 정극 절곡부(11a)와 부극 시트(12)의 하나의 부극 절곡부를 격리시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 정극 시트(11), 격리 어셈블리(13) 및 부극 시트(12)는 권취되어 절곡 영역(B)을 형성한다. 절곡 영역(B)은 권취 방향(W)을 따라 설치되는 복수의 절곡 부위를 포함하고, 전극 어셈블리(10)는 복수의 제2 격리층(132)을 포함하며, 제1 격리층(131)과 복수의 제2 격리층(132)은 복수의 절곡 부위 중의 적어도 하나에 설치된다.
절곡 부위는 전극 어셈블리(10)가 권취 성형되는 과정에서 절곡되는 위치이다. 예시적으로, 복수의 절곡 부위는 제1 절곡 부위(B1) 및 제2 절곡 부위(B2)를 포함하고, 제1 절곡 부위(B1)에서, 정극 시트(11)와 부극 시트(12)에서 모두 제1차로 절곡되고, 제2 절곡 부위(B2)에서, 정극 시트(11)와 부극 시트(12)에서 모두 제2차로 절곡된다.
본 실시예에서, 복수의 절곡 부위 중의 일부 또는 전부의 위치에 제2 격리층(132)을 설치하여, 절곡 부위가 단락될 위험을 효과적으로 줄일 수 있어, 안전성을 향상시킨다.
설명해야 할 것은, 그 중의 하나의 제2 격리층(132)이 연장되어 복수의 절곡 부위를 관통하도록 설치할 수 있고, 각각의 제2 격리층(132)이 연장되어 하나의 절곡 부위를 관통하도록 설치할 수도 있다.
일부 실시예에서, 권취 방향(W)을 따라, 복수의 제2 격리층(132)이 이격되어 설치된다.
복수의 제2 격리층(132)이 이격되어 설치된다는 것은, 복수의 제2 격리층(132)이 하나의 제2 격리층(132)으로 연결되지 않고 분리형인 것으로 이해할 수 있다. 본 실시예는 제2 격리층(132)의 설치 방식을 더 유연하게 할 수 있는 바, 즉 제2 격리층(132)을 격리층의 층수를 증가시켜야 하는 위치에 임의로 설치할 수 있으며, 동시에 격리층의 층수의 추가가 불필요한 위치에 제2 격리층(132)을 추가함으로써 초래되는 낭비를 줄일 수도 있어, 에너지 밀도를 향상시킨다.
일부 실시예에서, 전극 어셈블리(10)는 권취 방향(W)을 따른 시작 구간(100)을 포함한다. 복수의 절곡 부위는 제1 절곡 부위(B1) 및 제2 절곡 부위(B2)를 포함하고, 권취 방향(W)을 따라, 제1 절곡 부위(B1)는 제2 절곡 부위(B2)보다 시작 구간(100)에 더 가깝다. 제1 절곡 부위(B1)에 설치된 제2 격리층(132)의 두께는 제2 절곡 부위(B2)에 설치된 제2 격리층(132)의 두께보다 크다.
제1 절곡 부위(B1)의 부극 시트(12)의 리튬 석출 위험이 제2 절곡 부위(B2)의 부극 시트(12)의 리튬 석출 위험보다 높고, 리튬 덴드라이트가 제1 절곡 부위(B1)의 제2 격리층(132)을 관통할 위험성이 리튬 덴드라이트가 제2 절곡 부위(B2)의 제2 격리층(132)을 관통할 위험성보다 높기 때문에, 본 실시예에서는 제1 절곡 부위(B1)에 설치된 제2 격리층(132)의 두께는 제2 절곡 부위(B2)에 설치된 제2 격리층(132)의 두께보다 크게 함으로써, 쉽게 단락되는 제1 절곡 부위(B1)에 대해 보호를 강화하여, 안전성을 향상시키고, 또한 제2 격리층(132)의 사용량을 절약할 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)의 표면에 접착되어 있어, 제2 격리층(132)이 전극 어셈블리(10)의 충방전 과정에서 위치 편이가 발생하는 위험을 줄여, 제2 격리층(132)의 격리 효과를 확보할 수 있다.
선택적으로, 제2 격리층(132)의 권취 방향(W)을 따른 양단은 제1 격리층(131)에 접착되고, 제2 격리층(132)의 권취 방향(W)을 따른 중간 부분은 제1 격리층(131)과 분리되어 설치된다.
일부 실시예에서, 전극 어셈블리(10)가 권취되어 성형된 후, 외부로부터 전극 어셈블리(10)를 열 압착하여, 제2 격리층(132)이 제1 격리층(131)에 접착되도록 한다.
일부 실시예에서, 제1 격리층(131)은 자체의 두께 방향을 따른 두 개의 면을 포함하고, 복수의 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)의 동일한 면에 위치한다.
정극 시트(11)와 부극 시트(12) 사이의 간격이 너무 크면 리튬 삽입 과정에 영향을 미치게 되어, 리튬 석출 현상 심해지므로, 복수의 제2 격리층(132)을 제1 격리층(131)의 동일한 면에 설치하면, 제1 격리층(131)이 인장될 때, 제2 격리층(132)이 정극 시트(11)와 부극 시트(12) 사이의 간격에 대한 영향을 감소시켜, 리튬 석출 위험을 줄이고, 안전성을 향상시킨다.
도 13은 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리가 권취되기 전의 구조 모식도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 권취 방향(W)을 따라, 복수의 보강 영역(13a)의 두께는 내부에서 외부로 점차 감소된다.
본 실시예에서, 권취 방향(W)을 따라, 가장 내측의 보강 영역(13a)의 두께는 가장 외측의 보강 영역(13a)의 두께보다 크다. 인접한 두 개의 보강 영역(13a)의 두께는 동일하거나 상이할 수 있다.
권취 방향(W)을 따라, 정극 시트(11)의 내부에서 외부로의 정극 절곡부(11a)의 곡률은 점차 작아지고, 리튬 덴드라이트와 접촉하는 위험도 점차 낮아진다. 본 실시예에서는 단락의 위험이 높은 영역에서는 보강 영역(13a)의 두께를 증가시키고, 단락 위험이 낮은 영역에서는 보강 영역(13a)의 두께를 감소시킴으로써, 안전성을 향상시킬 수 있고, 또한 격리 어셈블리(13)의 사용량을 절약한다.
일부 실시예에서, 권취 방향(W)을 따라, 인접한 보강 영역(13a)의 두께 차이는 0.5μm~10μm이다. 선택적으로, 인접한 보강 영역(13a)의 두께 차이는 0.5μm, 1μm, 2μm, 5μm, 7μm 또는 10μm이다.
도 14는 본 출원의 또 다른 일부 실시예에 따른 전극 어셈블리의 구조 모식도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 정극 시트(11)는 권취 방향(W)을 따라 설치되는 복수의 정극 절곡부(11a)를 포함하고, 적어도 정극 시트(11)의 마지막 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)는 제1 절곡부(111)로 설치된다.
전극 어셈블리(10)는 충전 시 팽창되어 케이스를 가압하며, 케이스는 전극 어셈블리(10)에 반작용력을 가할 수 있다. 정극 시트(11)의 마지막 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)와 대향하는 부극 시트(12)의 영역은 반작용력의 작용하에 리튬이 쉽게 석출된다. 본 실시예는 보강 영역(13a)의 적어도 일부를 정극 시트(11)의 마지막 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)에 인접하도록 하여, 정극 시트(11)의 마지막 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)와 리튬 덴드라이트가 도통되는 위험을 줄여, 전지 셀의 안전성을 향상시킨다.
예시적으로, 전극 어셈블리(10)는 원기둥형이다. 정극 시트(11)의 각각의 정극 절곡부(11a)는 한 바퀴의 정극 시트를 가리킨다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원은 전지 셀을 더 제공하는 바, 해당 전지 셀은 하우징 및 상기 임의의 실시예에 따른 전극 어셈블리를 포함하고, 전극 어셈블리는 하우징 내에 수용된다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원은 전지를 더 제공하는 바, 해당 전지는 복수의 상기 임의의 실시예에 따른 전지 셀을 포함한다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 본 출원은 전력 소비 장치를 더 제공하는 바, 해당 전력 소비 장치는 상기 임의의 실시예에 따른 전지 셀을 포함하고, 전지 셀은 전력 소비 장치에 전기 에너지를 제공한다. 전력 소비 장치는 상술한 전지 셀을 응용하는 임의의 장비 또는 시스템일 수 있다.
본 출원의 일부 실시예에 따르면, 도 4 내지 도 8을 참조하면, 본 출원은 전극 어셈블리(10)를 제공하는 바, 전극 어셈블리(10)는 정극 시트(11), 부극 시트(12) 및 격리 어셈블리(13)를 포함하고, 격리 어셈블리(13)는 정극 시트(11)와 부극 시트(12)를 격리시킨다. 격리 어셈블리(13)는 제1 격리층(131) 및 제2 격리층(132)을 포함하고, 제1 격리층(131)은 정극 시트(11)와 부극 시트(12)를 절연 격리시키기 위한 것이며, 제2 격리층(132)의 적어도 일부는 정극 시트(11)와 부극 시트(12) 사이에 위치하고 제1 격리층(131)과 적층된다. 제1 격리층(131)의 제2 격리층(132)과 중첩되는 영역과 제2 격리층(132)은 격리 어셈블리(13)의 보강 영역(13a)을 형성하고, 제1 격리층(131)의 제2 격리층(132)과 중첩되지 않는 영역은 격리 어셈블리(13)의 베이스 영역(13b)을 형성하며, 보강 영역(13a)의 두께는 베이스 영역(13b)의 두께보다 크다. 제2 격리층(132)은 제1 격리층(131)의 단부가 절첩되어 형성된 것이다.
정극 시트(11), 격리 어셈블리(13) 및 부극 시트(12)는 권취되어 절곡 영역(B)과 평탄 영역(A)을 형성하고, 평탄 영역(A)은 절곡 영역(B)에 연결된다. 보강 영역(13a)의 적어도 일부는 절곡 영역(B)에 설치되고, 베이스 영역(13b)의 적어도 일부는 평탄 영역(A)에 설치된다.
보강 영역(13a)의 일부는 정극 시트(11)의 제1차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)에 인접하여 설치하고, 보강 영역(13a)의 다른 일부는 정극 시트(11)의 제2차 절곡에 의해 형성된 정극 절곡부(11a)에 인접하여 설치한다.
아래 실시예를 결부하여 본 출원을 더 설명하도록 한다.
본 출원의 발명 목적, 기술적 해결수단 및 유익한 기술적 효과를 보다 명확하게 하기 위하여, 이하 실시예를 결부하여 본 출원을 더 상세하게 설명한다. 그러나, 본 출원의 실시예는 본 출원을 설명하기 위한 것으로 본 출원을 한정하려는 것이 아니며, 본 출원의 실시예는 명세서에 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 구체적인 실험 조건이나 조작 조건이 기재되어 있지 않을 경우, 통상적인 조건으로 제작 하거나, 재료 공급자가 추천하는 조건으로 제작한다.
실시예 1은 하기 단계에 따라 제조할 수 있다.
(i) 정극 활물질인 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2, 도전제인 아세틸렌 블랙, 접착제인 PVDF를 96:2:2의 질량비로 혼합하고, 용매인 NMP를 첨가하고, 진공 교반기로 체계가 균일해질 때까지 교반하여 정극 슬러리를 얻는다. 정극 슬러리를 알루미늄박에 균일하게 도포하고, 실온에서 말린 후, 오븐에 옮겨 계속하여 건조시킨 후, 냉간 압연, 슬리팅, 절단을 거쳐 정극 시트를 얻는다.
(ii) 부극 활물질인 흑연, 도전제인 아세틸렌 블랙, 증점제인 CMC, 접착제인 SBR을 96.4:1:1.2:1.4의 질량비로 혼합하고, 용매인 탈이온수를 첨가하고, 진공 교반기로 체계가 균일해질 때까지 교반하여 부극 슬러리를 얻는다. 부극 슬러리를 구리박에 균일하게 도포하고, 실온에서 말린 후, 오븐에 옮겨 계속하여 건조시킨 후, 냉간 압연, 슬리팅, 절단을 거쳐 부극 시트를 얻는다.
(iii) 에틸렌 카보네이트(EC), 에틸 메틸 카보네이트(EMC), 디에틸 카보네이트(DEC)를 1:1:1의 부피비로 혼합하여 유기 용매를 얻고, 이어서 충분히 건조한 리튬염 LiPF6을 혼합된 유기 용매에 용해시켜, 농도가 1mol/L인 전해액을 제조한다.
(iv) 7μm 두께의 폴리에틸렌 필름을 절첩하여 격리 어셈블리를 형성하고, 격리 어셈블리는 제1 격리층과 제2 격리층을 포함하며, 제2 격리층의 길이는 652.5mm이다. 제2 격리층과 중첩되는 제1 격리층의 영역과 제2 격리층은 격리 어셈블리의 보강 영역을 형성하고, 제2 격리층과 중첩되지 않는 제1 격리층의 영역은 격리 어셈블리의 베이스 영역을 형성하며, 보강 영역의 두께는 14μm이고, 베이스 영역의 두께는 7μm이다.
(v) 정극 시트, 격리 어셈블리 및 부극 시트를 함께 적층하여 여러 바퀴 권취 한 후, 다시 편평하게 압착하여 전극 어셈블리를 제조한다.
(ⅵ) 전극 어셈블리를 사각형 케이스에 넣고, 케이스와 엔드 커버를 용접한다. 다음 액체 주입, 방치, 화성, 성형 등 공정을 거쳐 전지 셀을 얻는다. 예시적으로, 전지 셀의 용량은 60Ah이다.
(v)단계에서, 가장 안쪽 바퀴의 정극 시트와 가장 안쪽 바퀴의 부극 시트 사이의 간격을 인위적으로 200μm가 되도록 하여, 전극 어셈블리의 리튬 석출을 촉진시킨다. 권취 성형된 전극 어셈블리에서, 가장 안쪽 바퀴의 정극 시트와 가장 안쪽 바퀴의 부극 시트 사이에는 제1 격리층과 제2 격리층이 설치되어 있다.
실시예 2:
실시예 2의 전지 셀의 제조 방법은 실시예 1을 참조하는 바, 차이점은, (ⅵ)단계에서 가장 안쪽 두 바퀴의 정극 시트와 가장 안쪽 두 바퀴의 부극 시트 사이의 간격을 인위적으로 200μm가 되도록 하고, 제2 격리층의 길이는 873.6mm이며, 제2 바퀴의 정극 시트와 제2 바퀴의 부극 시트 사이에도 제1 격리층과 제2 격리층이 설치되어 있는 것이다.
비교예 1:
비교예 1의 전지 셀의 제조 방법은 실시예 1을 참조하는 바, 차이점은, 비교예 1의 격리 어셈블리는 절첩되지 않고, 격리 어셈블리가 단층 구조인 것이다.
비교예 2:
비교예 2의 전지 셀의 제조 방법은 실시예 2를 참조하는 바, 차이점은, 비교예 2의 격리 어셈블리는 절첩되지 않고, 격리 어셈블리가 단층 구조인 것이다.
실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2는 각각 80개의 전지 셀을 제조하고, 각 전지 셀에 대해 테스트를 수행한다.
구체적으로, 상온의 환경에서, 전지 셀을 1C 배율로 충전하고, 1C 배율로 방전하며, 높은 SOC(예컨대 0.9-1) 구간에서 순환 충방전을 수행한다.
실시예 1의 40개의 전지 셀에 대해 500 사이클 후 만충전한 후, 24시간 동안 방치하고, 전지 셀의 전압 강하의 크기를 측정하고, 각 전지 셀의 자가 방전율을 계산한 후 평균 값을 구하였다. 자가 방전율은 전압 강하/시간이다. 실시예 1의 나머지 40개의 전지 셀에 대해 2000 사이클 수행하고, 사이클 과정에서 전지 셀의 불량 수를 기록하고, 불량률을 계산하였다.
실시예 2, 비교예 1, 비교예 2도 상기 단계에 따라 테스트 하였다.
실시예 1 내지 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 2의 평가 결과는 표 1과 같다.
표 1
실시예 1 내지 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 2를 참조하면, 정극 시트와 부극 시트 사이에 보강 영역을 설치하면, 부극 시트에서 리튬이 석출될 때, 단락의 위험을 줄여, 전지 셀의 사용 수명을 향상시킬 수 있다.
설명해야 할 것은, 모순되지 않는 한 본 출원 중의 실시예 및 실시예 중의 특징은 서로 조합될 수 있다.
마지막으로 설명해야 할 것은, 상기 실시예는 본 출원의 기술적 해결수단을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 출원을 제한하기 위한 것이 아니다. 상술한 실시예를 참조하여 본 출원에 대하여 상세히 설명하였으나, 당업자들은 상술한 각 실시예에 기재된 기술적 해결수단에 대해 여전히 수정을 하거나 또는 그 중 일부 기술적 특징성에 대해 등가 교체를 수행할 수 있다는 것을 이해해야 하며, 이러한 수정 또는 교체는 상응한 기술적 해결수단의 본질이 본 출원의 각 실시예의 기술적 해결수단의 정신과 범위를 벗어나지 않도록 해야 한다.
1: 차량; 2: 전지; 3: 컨트롤러; 4: 모터; 5: 박스 바디; 5a: 제1 박스 바디부; 5b: 제2 박스 바디부; 5c: 수용 공간; 6: 전지 셀; 10: 전극 어셈블리; 100: 시작 구간; 20: 하우징; 21: 케이스; 22: 엔드 커버; 30: 전극 단자; 11: 정극 시트; 111: 제1 절곡부; 1111: 제1 집전부; 1112: 제1 활물질층; 11a: 정극 절곡부; 12: 부극 시트; 121: 제2 절곡부; 1211: 제2 집전부; 1212: 제2 활물질층; 13: 격리 어셈블리; 131: 제1 격리층; 132: 제2 격리층; 133: 기재 필름; 134: 절연층; 13a: 보강 영역; 13b: 베이스 영역; 14: 절곡층; A: 평탄 영역; B: 절곡 영역; B1: 제1 절곡 부위; B2: 제2 절곡 부위; W: 권취 방향.

Claims (34)

  1. 전극 어셈블리에 있어서,
    정극 시트, 부극 시트 및 상기 정극 시트와 상기 부극 시트를 격리시키기 위한 격리 어셈블리를 포함하고,
    상기 격리 어셈블리는 베이스 영역 및 상기 베이스 영역에 연결되는 보강 영역을 포함하고, 상기 보강 영역의 두께는 상기 베이스 영역의 두께보다 크며, 상기 보강 영역의 적어도 일부는 인접한 상기 정극 시트와 상기 부극 시트 사이에 위치하는, 전극 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강 영역의 두께는 2μm~100μm인, 전극 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정극 시트, 상기 격리 어셈블리 및 상기 부극 시트는 권취되어 절곡 영역을 형성하고, 상기 보강 영역의 적어도 일부는 상기 절곡 영역에 설치되는, 전극 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정극 시트는 상기 절곡 영역에 위치하며 상기 보강 영역에 인접한 제1 절곡부를 포함하고, 상기 부극 시트는 상기 제1 절곡부에 인접한 제2 절곡부를 포함하며,
    상기 보강 영역은 복수의 절곡층을 포함하고, 상기 복수의 절곡층은 상기 절곡 영역에 위치하며 상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부 사이에 적층되는, 전극 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 절곡부의 적어도 내측에는 상기 보강 영역 및 상기 제2 절곡부가 설치되어 있는, 전극 어셈블리.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 절곡부는 제1 집전부 및 상기 제1 집전부의 표면에 설치된 제1 활물질층을 포함하고, 상기 제1 활물질층의 두께는 h1이며,
    상기 제2 절곡부는 제2 집전부 및 상기 제2 집전부의 표면에 설치된 제2 활물질층을 포함하고, 상기 제2 활물질층의 두께는 h2이며, 상기 절곡층의 두께는 h3이고, 상기 제2 집전부의 두께는 h4이며,
    상기 제1 절곡부의 두께 방향에서, 상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부 사이의 최대 간격은 X이고,
    상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부 사이에 위치하는 상기 절곡층의 층수는 Y이며, Y는 1보다 큰 양의 정수이고,
    상기 제1 활물질층의 단위 면적당 활물질 용량은 A1이며, 상기 제2 활물질층의 단위 면적당 활물질 용량은 A2이고, A2/A1≥1이며,
    h1, h2, h3, h4, X 및 Y는,
    를 충족시키는, 전극 어셈블리.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 절곡부는 제1 집전부 및 상기 제1 집전부의 표면에 설치된 제1 활물질층을 포함하고, 상기 제1 활물질층의 두께는 h1이며,
    상기 제2 절곡부는 제2 집전부 및 상기 제2 집전부의 표면에 설치된 제2 활물질층을 포함하고, 상기 제2 활물질층의 두께는 h2이며, 상기 절곡층의 두께는 h3이고, 상기 제2 집전부의 두께는 h4이며,
    상기 제1 절곡부의 두께 방향에서, 상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부 사이의 최대 간격은 X이고,
    상기 제1 절곡부와 상기 제2 절곡부 사이에 위치하는 상기 절곡층의 층수는 Y이며, Y는 1보다 큰 양의 정수이고,
    상기 제1 활물질층의 단위 면적당 활물질 용량은 A1이며, 상기 제2 활물질층의 단위 면적당 활물질 용량은 A2이고, A2/A1＜1이며,
    h1, h2, h3, h4, X 및 Y는,

    을 충족시키는, 전극 어셈블리.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    h3의 값은 1μm~20μm인, 전극 어셈블리.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    X의 값은 10μm~5000μm인, 전극 어셈블리.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정극 시트는 권취 방향을 따라 설치되는 복수의 정극 절곡부를 포함하고, 적어도 상기 정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 상기 정극 절곡부는 상기 제1 절곡부로 설치되는, 전극 어셈블리.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 정극 시트의 제2차 절곡에 의해 형성된 상기 정극 절곡부도 상기 제1 절곡부로 설치되는, 전극 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 정극 시트의 제1차 절곡에 의해 형성된 상기 정극 절곡부의 내측에 위치하는 상기 보강 영역의 총 두께는 T1이고, 상기 정극 시트의 제2차 절곡에 의해 형성된 상기 정극 절곡부의 내측에 위치하는 상기 보강 영역의 총 두께는 T2이며, T1≥T2인, 전극 어셈블리.
  13. 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 절곡부의 양측에는 모두 상기 보강 영역 및 상기 제2 절곡부가 설치되어 있고, 상기 제1 절곡부의 내측에 위치하는 상기 보강 영역의 총 두께는 상기 제1 절곡부 외측에 위치하는 상기 보강 영역의 총 두께보다 크거나 같은, 전극 어셈블리.
  14. 제4항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정극 시트는 권취 방향을 따라 설치되는 복수의 정극 절곡부를 포함하고, 적어도 상기 정극 시트의 마지막 절곡에 의해 형성된 상기 정극 절곡부는 상기 제1 절곡부로 설치되는, 전극 어셈블리.
  15. 제3항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정극 시트, 상기 격리 어셈블리 및 상기 부극 시트는 권취되어 평탄 영역을 더 형성하고, 상기 평탄 영역은 상기 절곡 영역에 연결되며,
    상기 베이스 영역의 적어도 일부는 상기 평탄 영역에 설치되는, 전극 어셈블리.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 보강 영역과 상기 베이스 영역은 모두 복수로 설치되고, 복수의 상기 보강 영역과 복수의 상기 베이스 영역은 권취 방향을 따라 교대로 설치되는, 전극 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 권취 방향을 따라, 복수의 상기 보강 영역의 두께는 내부에서 외부로 갈수록 점차 감소되는, 전극 어셈블리.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 권취 방향을 따라, 인접한 상기 보강 영역의 두께 차이는 0.5μm~10μm인, 전극 어셈블리.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보강 영역은 다층 구조로 설치되고, 상기 베이스 영역은 단층 구조로 설치되는, 전극 어셈블리.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 격리 어셈블리는 상기 정극 시트와 상기 부극 시트를 절연 격리시키기 위한 제1 격리층 및 적어도 일부분이 상기 정극 시트와 상기 부극 시트 사이에 위치하고 상기 제1 격리층과 적층되는 제2 격리층을 포함하며,
    상기 제1 격리층의 상기 제2 격리층과 중첩되는 영역과 상기 제2 격리층은 상기 격리 어셈블리의 상기 보강 영역을 형성하고, 상기 제1 격리층의 상기 제2 격리층과 중첩되지 않는 영역은 상기 베이스 영역을 형성하는, 전극 어셈블리.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제2 격리층의 두께는 상기 제1 격리층의 두께보다 작거나 같은, 전극 어셈블리.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서,
    상기 제1 격리층과 상기 제2 격리층의 적층 방향에서, 상기 제2 격리층의 적어도 일부는 상기 제1 격리층과 분리되어 설치되는, 전극 어셈블리.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 정극 시트, 상기 격리 어셈블리 및 상기 부극 시트는 권취되어 절곡 영역 및 평탄 영역을 형성하고, 상기 평탄 영역은 상기 절곡 영역에 연결되며,
    상기 제2 격리층의 일부는 절곡 영역에 위치하고, 상기 제2 격리층의 다른 일부는 평탄 영역에 위치하며,
    상기 절곡 영역에서, 상기 제2 격리층은 상기 제1 격리층과 분리되어 설치되고, 상기 평탄 영역에서, 상기 제2 격리층은 상기 제1 격리층에 부착되어 있는, 전극 어셈블리.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 격리층은 상기 제1 격리층의 단부가 절첩되어 형성되는, 전극 어셈블리.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 정극 시트, 상기 격리 어셈블리 및 상기 부극 시트는 권취되어 설치되고, 상기 전극 어셈블리는 권취 방향을 따른 시작 구간을 포함하며, 상기 제1 격리층의 단부는 상기 시작 구간에 위치하는, 전극 어셈블리.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 정극 시트, 상기 격리 어셈블리 및 상기 부극 시트는 권취되어 절곡 영역을 형성하고, 상기 절곡 영역은 상기 권취 방향을 따라 상기 시작 구간에 가까운 제1 절곡 부위를 포함하며, 상기 제1 절곡 부위에는 상기 제1 격리층과 상기 제2 격리층이 설치되어 있고, 상기 제2 격리층은 상기 제1 격리층의 단부로부터 연장되어 상기 제1 절곡 부위를 초과하는, 전극 어셈블리.
  27. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정극 시트, 상기 격리 어셈블리 및 상기 부극 시트는 권취되어 절곡 영역을 형성하고,
    상기 절곡 영역은 권취 방향을 따라 설치되는 복수의 절곡 부위를 포함하며, 상기 전극 어셈블리는 복수의 상기 제2 격리층을 포함하고, 상기 제1 격리층과 복수의 상기 제2 격리층은 상기 복수의 절곡 부위 중 적어도 하나에 설치되는, 전극 어셈블리.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 권취 방향을 따라, 상기 복수의 제2 격리층은 이격되어 설치되는, 전극 어셈블리.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서,
    상기 전극 어셈블리는 권취 방향을 따른 시작 구간을 포함하며, 상기 복수의 절곡 부위는 제1 절곡 부위와 제2 절곡 부위를 포함하고, 상기 권취 방향을 따라, 상기 제1 절곡 부위는 상기 제2 절곡 부위에 비해 상기 시작 구간에 더 가까우며,
    상기 제1 절곡 부위에 설치된 상기 제2 격리층의 두께는 상기 제2 절곡 부위에 설치된 상기 제2 격리층의 두께보다 큰, 전극 어셈블리.
  30. 제27항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 격리층은 자체의 두께 방향을 따른 두 개의 면을 포함하고, 복수의 상기 제2 격리층은 상기 제1 격리층의 동일한 면에 위치하는, 전극 어셈블리.
  31. 제27항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 상기 제2 격리층은 상기 제1 격리층의 표면에 접착되어 있는, 전극 어셈블리.
  32. 전지 셀에 있어서,
    하우징 및 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 따른 전극 어셈블리를 포함하고, 상기 전극 어셈블리는 상기 하우징 내부에 수용되어 있는, 전지 셀.
  33. 전지에 있어서,
    복수의 제32항에 따른 전지 셀을 포함하는, 전지.
  34. 전력 소비 장치에 있어서,
    제32항에 따른 전지 셀을 포함하고, 상기 전지 셀은 전기 에너지를 제공하기 위한 것인, 전력 소비 장치.
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